54524-Rede ASi e Profibus Ver05

Gerência de Gestão Educacional Coordenadoria de Automação IndustrialRede ASi e Profibus Vitória – Fevereiro de 2008 REDES INDUSTRIAIS Rede ASi em CLP Siemens Rede Profibus em CLP Siemens 5ªEDIÇÃO – FEV/08 (Edição provisória ainda em revisão) Prof. Guilherme Vicente Curcio Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 2 SUMÁRIO: Rede ASi ........................................................................................... 04 Família de CLP’s Siemens Simatic S7 ........................................... 24 Rede ASi no Simatic S7 (O software STEP 7) ............................... 28 Rede Profibus .................................................................................. 57 Rede Profibus no Simatic S7 ......................................................... 82 Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 3 Rede ASi Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 4 . Atualmente não existe um forte concorrente para a AS-Interface e com o apoio de uma organização internacionalmente forte. os "olhos e ouvidos" da produção finalmente entraram na onda da nova tecnologia de comunicação industrial. A AS-Interface é um sistema com o qual podemos conectar módulos juntos ao processo (sensores. A AS-Interface continuará dominando o mercado também no futuro. necessita de sensores e atuadores – isso é inevitável.INTRODUÇÃO A REDE AS-Interface: Quem deseja automatizar um processo. com a introdução da AS-Interface. Seja em uma máquina de engarrafamento. de forma rápida e fácil. onde o nível de líquido é controlado. comando e gerenciamento – em meados dos anos 90. Um padrão geral foi instaurado: robusto e flexível o suficiente para suprir todas as exigências de um Bus de dados industrial. conectados ao nível mais baixo de uma planta qualquer ("chão de fábrica"). fazendo com que surgissem complexas ramificações de cabos ligados diretamente aos painéis de comando. atuadores e painéis de operação). O sinal de encoders ou de outros sensores de campo foram por muito tempo coletados segundo padrões antigos: cada um dos sensores e atuadores eram instalados diretamente aos altos níveis de automação. a solução mais simples e barata. e estão presentes em todas as partes da instalação. instalou-se também no mundo dos sensores e atuadores binários. Com a AS-Interface. mas ao mesmo tempo especialmente elaborado para também atender as necessidades dos níveis de comando "inferiores". Hoje em dia. sem sombra de dúvidas. Permite adquirir os conhecimentos mínimos e necessários sobre a tecnologia ASInterface. Este informativo se dirige tanto a interessados como a usuários da AS-Interface. os sensores e atuadores são conectados uns com os outros e o comando simplesmente através de um cabo – o cabo AS-Interface. A tecnologia BUS – padronizada em nível de campo. Antigamente cada um dos sensores no campo tinha que ser conectado com o CLP (cablagem paralela). Na área de automação. esta é. Seja num centro de logística. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 5 . assim como de fabricantes mundialmente reconhecidos. Ou mesmo. onde sensores óticos controlam a posição de um pacote sobre esteiras. em uma usina onde barras têm que ser cortadas no lugar correto: os sensores são os olhos e ouvidos do comando e controle de processos. bem como um maior número de falhas e conseqüentemente. também na técnica de acionamento e de ligação. mas também de cablagem. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 6 . com a qual sinais analógicos e digitais juntos ao processo e à máquina podem ser transmitidos de forma digital. Comparação de custos entre a técnica convencional e a técnica AS-Interface para uma máquina fresadora Em 1997. um pouco mais tarde.AS-Interface – Somente mais um BUS? A rede AS-Interface existe desde 1994. Isso não provocava somente custos altos de montagem. com o qual todos os integrantes da automação podem ser conectados. menor confiabilidade do sistema. A ASInterface é ao mesmo tempo uma interface universal entre os níveis mais altos de comando e os simples atuadores e sensores em níveis inferiores ("chão de fábrica"). Tecnologia de bus de campo – Porque utilizar o Bus? O que nos levou ao desenvolvimento da ASInterface? Não faz muito tempo que a pressão para redução de custos na automação exigiu uma mudança estrutural. O que alavancou esta mudança foram os imensos custos provocados pela instalação dos cabos que tinham que ser usados para a conexão do nível de campo aos equipamentos de automação (normalmente controladores lógicos programáveis). A palavra mágica era (e ainda é) Descentralização – primeiramente na técnica de automação e. O que se quer dizer com isso? Muito simples: A antiga fiação paralela sendo cara (também conhecida por árvore de cabos) foi substituída por um bus de campo serial. ou seja. foi estimado que 36% de todas as falhas e paradas de máquinas ainda eram causadas por falhas na instalação elétrica. pois cada um dos atuadores ou sensores tinha que ser conectado com o comando central e sua respectiva alimentação. um cabo de dois condutores. Comunicação industrial A montagem de um sistema de automação complexo parece à primeira vista até mesmo para experts algo bastante complicado: Vários equipamentos de comando trabalham conectados juntos com as mais diferentes redes de dados e protocolos. mais de 25% nos custos de instalação em uma fresadora. do tipo de dados a serem transmitidos e muito mais. Para o entendimento das tarefas da ASInterface e da sua posição dentro da hierarquia de comando na comunicação industrial. se tornou comum dividir os níveis de comando segundo hierarquias determinadas.As vantagens de custo são bastante significativas. grau de proteção. se economiza segundo um estudo da Universidade Técnica de Munique. Elas se diferenciam com relação ao tempo de atuação. Por isso. é muito comum que no geral tenhase economias na ordem de 15% a 30%. ao usar a AS-Interface. Desta forma. Mesmo que os custos dos módulos ASInterface inicialmente sejam mais altos. Os diferentes níveis na comunicação industrial Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 7 . explicaremos aqui de forma resumida as características básicas dos diferentes níveis. em geral. ou computadores principais com computadores que comandam toda a produção. Às vezes até fábricas inteiras umas com as outras. etc. o desenvolvimento contínuo do sistema. O meio de transmissão é. O usuário reconhece os produtos testados e certificados através do logotipo "sombreado" (acima) e através de um número de teste ligado a este logotipo. Esta rede já provou ser também a solução perfeita para as tarefas ligadas a automação de campo. A AS-Interface se consagrou. a sua facilidade de instalação e sua robustez. Nível de produção e processo: No nível de produção e processo. com quase nenhuma concorrência devido ao seu baixo custo. tinha-se que resolver um problema bastante simples: os componentes que por um lado deveriam ser conectados no sistema bus. partida de motor. ele é perfeito para as mais altas exigências na técnica de automação. por outro lado eram advindos dos mais diferentes fabricantes. com mais de um milhão de pontos de controle. adicionadas em 1999.A solução perfeita: Antes que se começasse a desenvolver um sistema de bus para o nível de campo mais baixo que deveria ser aberto e independente de fabricante (como as redes Ethernet e PROFIBUS). contatores. Com uma velocidade de transmissão de até 12 Mbit/s no seu tipo DP. assim como a certificação dos produtos para a rede AS-Interface. válvulas magnéticas. conjunto de válvulas pneumáticas. Atuadores e sensores binários são conectados no nível de campo e de processo. Agora existe o PROFIBUS como PROFIBUS-PA também para a técnica de gerenciamento de processo. por exemplo. 11 fabricantes de renome do ramo de sensores/atuadores se uniram em 1990 em um consórcio. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 8 . desde a sua introdução no mercado. AS-Interface . computadores são conectados uns com os outros no nível de comando. Uma grande parte dos equipamentos enviam ou necessitam de sinais binários (por ex.). O Projeto AS-Interface de antes tornou-se agora a Associação AS-Interface que tem como objetivos a padronização internacional. A velocidade de transmissão de dados. As complementações em processo contínuo e acíclico. o nível de gerenciamento.Nível de gerenciamento: No nível mais alto. porém. fazem dele a partir de agora ideal também para utilização em processos de fabricação típicos de Motion Control. A quantidade de dados necessária é mínima. a rede Ethernet. O volume de dados é da ordem de megabyte e a transferência dos dados. estes não estavam necessariamente em condições de funcionar sem problemas uns com os outros e com o sistema. Associação Internacional AS-Interface Para se compatibilizar os componentes. o PROFIBUS (Process Fieldbus) já está consagrado. Nível de atuadores/sensores: O nível de atuadores/sensores é o nível mais baixo no campo. Exatamente aqui está a área de atuação da AS-Interface. não precisa acontecer em tempo real. é muito alta. BERO. já que o número deles poderia e pode ser enorme em grandes plantas industriais automáticas ou semiautomáticas. contatores.O que se espera da AS-Interface No nível de comando mais baixo esta rede interliga sensores. Além disso. botões. Os protocolos de dados não comportavam ou a parte eletrônica do comando era muito complexa para que cada sensor binário pudesse se tornar participante do bus. blindado ou inflexível) e a quantidade de dados era grande demais. chaves de partida. a montagem e a colocação em funcionamento deveriam ser efetuadas da forma mais simples possível e sem formação especial para tal. A AS-Interface preenche as exigências de forma perfeita – e isto tanto no uso direto em campo (IP65 /IP67) quanto dentro de painéis (IP20). O resultado técnico obtido é excelente. entre outros. barata e de acordo com as normas industriais padronizadas. ou eram sobre-dimensionados ou simplesmente não podiam ser utilizados. Eles utilizavam condutores muito caros ou inadequados para a aplicação direta em campo (por exemplo: cabos de fibra de vidro. os sistemas de transmissão de dados existentes antigamente. Os custos de instalação deveriam ser baixos e a quantidade de dados a ser transmitida deveria ser suficiente. sinalizadores. Resumindo: a AS-Interface deve ser capaz de conectar sensores e atuadores e ligá-los aos níveis de comando mais altos. Não importa se há poeira. Para esta tarefa de interligação. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 9 . sendo que a quantidade de informações transmitidas se limitam a poucos bits. umidade ou temperaturas extremas – com o grau de proteção IP67 a AS-Interface está bem equipada. Tudo isto de forma simples. além de poder ser aplicada em ambientes com temperaturas de –25° C até +85°C. Os telegramas de dados têm uma estrutura definida e um comprimento pré-determinado. Na AS-Interface esse tempo é de no máximo 5ms em um sistema com sua capacidade total.1. Traduzindo. e portanto com até 31 escravos-padrão. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 10 . Em um ciclo são intercambiados no total até quatro bits de dados úteis na direção de entrada e quatro na de saída entre um escravo e o mestre. até que o primeiro participante seja novamente consultado. isto é.Sistema com um único mestre A concepção da AS-Interface é a de um sistema com um único mestre e com varredura cíclica. o tempo máximo do ciclo é de 10ms com 62 escravos. O processo de consulta é determinístico. às "exigências de tempo real". Estes tempos atendem. Em um sistema AS-Interface totalmente otimizado. segundo a especificação completa 2. Exigências de tempo real O tempo máximo de ciclo. o mestre pode "confiar" que ele vai ter à sua disposição dentro de um determinado intervalo de tempo os dados atuais de cada participante ligado à rede AS-Interface. Configuração mínima de uma rede AS-Interface Pequenas quantidades de dados A AS-Interface está otimizada com relação à quantidade de dados que corresponde exatamente às exigências do nível de campo mais baixo. o tempo que o mestre pode necessitar. significa que há somente um módulo de comando (mestre) dentro da rede ASInterface que consulta os dados de todos os outros participantes (escravos) em espaços de tempo exatamente definidos (varredura). na maioria dos sistemas de comando. isto é. tratam-se de cabos de dois condutores sem blindagem e sem condutor PE. Topologia de rede A rede AS-Interface pode ser montada como instalações elétricas usuais. Por este motivo pode-se abdicar totalmente de blindagem. As configurações possíveis de uma rede AS-Interface são: linear. Por ser robusta não há nenhuma restrição quanto a estrutura (topologia de rede). mas por motivos econômicos. Estes têm no máximo quatro entradas e três saídas (isto é. Cada sensor inteligente com chips de AS-Interface integrados recebem um endereçoescravo próprio e se comportam frente ao mestre como escravos "normais". Em um sistema padrão AS-Interface pode-se conectar no máximo 31 escravos sendo que cada escravo pode ter até quatro entradas e quatro saídas (no total até 124 bits de entrada e 124 de saída).1 pode-se conectar até 62 escravos A/B. que transmitem os dados e a energia auxiliar ao mesmo tempo (para os sensores). Uma rede AS-Interface pode também ser montada com um cabo redondo padrão. até 248 bits para entradas e 186 para saídas dentro de um sistema AS-Interface).Transmissão de dados No caso dos cabos utilizados. O protocolo inteligente é construído de tal forma que o sistema seja extremamente sensível à danos. o condutor perfilado é seguramente a melhor opção. O cabo perfilado amarelo tornou-se característico para a AS-Interface que através de um sistema de contato inovador (técnica "vampiro") permite uma montagem simples e eficiente. Em um sistema AS-Interface segundo a especificação avançada 2. estrela. Os módulos AS-Interface podem ser instalados em forma linear. árvore ou anel. estrela ou árvore. A configuração em anel também é possível. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 11 . como por exemplo: partidas de motores. Com os módulos pneumáticos pode-se comandar cilindros pneumáticos simples ou de ação dupla. analógicos e pneumáticos. Os custos da parte eletrônica são muito baixos. Escravos AS-Interface existem tanto em módulos digitais. mas sem ele a AS-Interface muito provavelmente nunca teria alcançado a sua importância atual – estamos falando do chip escravo da AS-Interface. mas também em canaletas! Escravo ASi Chave de partida descentralizada para motores CC: sem problema quando se utiliza um módulo de partida CC ASInterface Bloco de válvulas penumáticas. O escravo AS-Interface reconhece os bits de dados enviados pelo mestre e envia de volta os seus próprios.AS-Interface e seus componentes principais O componente mais importante de todo o sistema AS-Interface é tão pequeno que cabe facilmente sobre uma unha. e cada vez. escravo ASi Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 12 . Escravo Escravos são. Isto não economiza somente em cablagem. sinalizadores coluna ou botoeiras. como também em componentes inteligentes.módulos de E/S descentralizados do controlador programável (CLP). Fala-se de um escravo inteligente quando o chip do AS-Interface está integrado no sensor ou atuador. no fundo. Em um módulo AS-Interface padrão pode-se pendurar. até quatro sensores e quatro atuadores binários. taxa de dados. etc. indica o tipo de falha e pode ainda determinar em que escravo ocorreu o problema. Ele organiza através de atividade própria o trânsito de dados no cabo AS-Interface e os disponibiliza se necessário a um sistema bus num nível superior. Além disso. Para tal. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 13 . Ele reconhece as falhas em qualquer ponto da rede. é necessário um Gateway (DP/AS-i Link) que serve como mestre da AS-Interface apesar de no bus de campo superior (PROFIBUS. a AS-Interface pode também ser conectada a um bus de campo superior. a AS-Interface é quase completamente capaz de se auto configurar. A ASInterface torna-se então uma emissária de sinais binários para cada um dos sistemas de bus de campo superior. O mestre executa automaticamente todas as funções que são necessárias para o funcionamento correto da ASInterface. Paralelamente à consulta dos sinais. ele possibilita o auto-diagnóstico do sistema. como por exemplo: direito à entrada. tipo de telegrama.DP) atuar como escravo. como por exemplo o PROFIBUS (veja também os Gateways). Ao contrário de sistemas bus complexos. Exemplo de um mestre da AS-Interface: SIMATIC S7-300 Mesmo os comandos completos da família SIMATIC C7 podem atuar como mestres na AS-Interface Gateway Dentro de estruturas de automação mais complexas. controla a rede continuamente e realiza diagnósticos.Mestre O Mestre da AS-Interface forma uma conexão com redes superiores. como por exemplo: PROFIBUS-DP. o mestre transmite também parâmetros a cada um dos participantes. O usuário não precisa configurar nada. o cabo para a energia auxiliar 24VCC é um cabo perfilado preto. mas de outra cor. foram especificados cabos com as mesmas características. tornou-se um tipo de marca registrada.Cabo O cabo amarelo e perfilado. Para os atuadores é necessária uma tensão auxiliar alimentada adicionalmente (24VCC). 10 mm 4 mm - + Cabo Profiled Proteção contra polaridades inversas Cabo rubber Self sealing Versões resistentes ao óleo: PUR (Polyurethane) : resistente a óleos lubrificantes TPE (Special-PVC) : resistente a gás. Para aplicações com exigências maiores podem se utilizar cabos com outras composições químicas como: TPE perfilado (elastômero termoplástico) ou PUR perfilado (poliuretano). Como condutor de transmissão podem ser utilizados também cabos redondos com sistema de condução duplo sem condutor PE. Para se poder utilizar a mesma técnica de instalação para os atuadores. padrão da AS-Interface. Desta forma. óleo e a petróleo Disponível em: Amarelo: (Dados e potência 30 V DC) Preto: (Potência auxiliar 24 V DC) Vermelho: (Potência auxiliar até 230 V AC) Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 14 . O isolamento dos condutores é composto normalmente por uma borracha (EPDM). Ele possui uma seção geometricamente determinada e transmite ao mesmo tempo dados e energia auxiliar para os sensores. Uma blindagem do condutor não é necessária em função da técnica de transmissão empregada. Também existem fontes dentro das quais tanto a tensão AS-Interface como a tensão contínua padrão podem ser utilizadas em um só produto.Fonte de Alimentação A alimentação de energia para a rede AS-Interface disponibiliza uma tensão de 29. A separação segura em circuitos de energia PELV oferece uma fonte projetada segundo a norma IEC 742-1 que também é suficiente para exigências quanto à resistência contra curto circuito permanente e contra a sobrecarga.5 até 31. Graças ao desacoplamento dos dados na fonte AS-Interface pode-se transmitir tanto dados como também energia. Cada ramo da AS-Interface necessita da sua própria fonte. Fonte AS-Interface da série SIRIUS NET. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 15 . Para isso os dados são modulados em corrente contínua pela AS-Interface em forma de impulsos com modulação de pulso alternada (APM).6VCC que tem que corresponder às normas IEC para “baixas tensões com isolação segura” (PELV). Para isso é necessária uma fonte padrão com 24VCC segundo especificação PELV (condutor de proteção aterrado). Saídas são alimentadas normalmente através de cabos AS-Interface pretos. Adicionalmente. Extensores O cabo AS-Interface pode ser prolongado com um extensor. Este comprimento de rede pode ser aumentado através de extensores e/ou repetidores para até 3 segmentos. Repetidores Caso o equipamento exija mais de 100 m. Por isso. o repetidor separa ambos segmentos galvanicamente um do outro. sendo que a seletividade aumenta em caso de curto circuito. pode-se complementar a fonte por exemplo com repetidores para cada 100m adicionais até no máximo 300m. e com repetidores até 300m. Mas no caso de sua utilização não podem ser ligados escravos na primeira parte do ramo. Os escravos podem ser conectados a quaisquer segmentos ASInterface. Cada segmento necessita uma fonte separada. os extensores só são recomendados quando por exemplo uma distância maior entre o equipamento e o painel de comando tem que ser superada. O repetidor trabalha como amplificador. O comprimento máximo é de 100m por segmento AS-Interface.Partes complementares para extensão da rede A AS-Interface funciona sem repetidores até um comprimento de 100m. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 16 . AS-Interface . de em cada um dos pontos reativar o isolamento (no caso dos cabos de borracha EPDM). Aqui a base de um módulo K45. Entre eles é colocado o cabo. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 17 . os buracos se fecham devido a capacidade auto-regeneradora do cabo.Técnica de conexão Técnica de conexão "vampiro" Os cabos perfilados podem ser ligados com os conectores dos escravos em qualquer lugar de maneira surpreendentemente fácil e segura. uma troca de pólos na instalação está praticamente fora de cogitação e por isso mesmo. Há módulos dos mais diferentes tipos. o módulo propriamente dito. e com as mais diversas funções. É assim que funciona: Os "dentes" de contato perfuram a borracha do cabo e estabelecem contato seguro com os condutores de cobre. também chamada de piercing. Em função da geometria do cabo. Cabos são simplesmente colocados sobre a base. não há uma capa blindada. bem como as suas funcionalidades e a possibilidade de conexão para sensores e atuadores. Técnica modular A técnica modular é uma característica típica da tecnologia AS-Interface. Se. os dentes são retirados. Mais fácil impossível: Técnica de conexão "vampiro". como em um "sanduíche". no caso de retirada de um escravo. utilizam-se escravos que são compostos de duas partes: de uma placa de montagem como base e de uma parte superior. Os módulos contém a eletrônica da ASInterface. Assim. A responsável por isso é a técnica de conexão "vampiro". TPE ou PUR. 7. 3. Quanta energia necessitam os I/Os distribuídos? A quantidade total de energia dos módulos necessários define a escolha da fonte AS-Interface. Quantas entradas e saídas são necessárias? Com o número das entradas e das saídas em toda a instalação. preparar um desenho que deixe claro quais endereços estão direcionados a quais escravos. Os escravos foram detectados? Primeiramente tem-se que verificar se o mestre detectou todos os seus escravos. adaptada. Como se testa? Testes de entrada e saída são realizados semelhantes aos do CLP.AS-Interface na prática A AS-Interface não tem se comprovado somente como o padrão industrial para conexões de equipamentos binários simples. Como se configura o todo? A configuração é simplesmente reconhecida enquanto o perfil da ASInterface registra cada escravo no mestre. Pelo contrário: A superioridade da ASInterface está na sua simplicidade. 4. eventualmente. 10. Em todo caso. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 18 . Isto significa que os sensores são ativados no local e checados pelo CLP. A classificação do endereço está correta? Para se ter uma boa visão geral. deve-se sempre. Neste último caso. pois um endereçamento duplo pode eventualmente não ser reconhecido pelo Mestre como erro. Checklist Para aquele que vai começar a utilizar a AS-Interface vai aqui um checklist com 10 pontos que tornarão o passo para o mundo AS-Interface ainda mais fácil: 1. em que se usar uma fonte de rede dimensionada para a energia total necessária. 2. São necessários cabos especiais? A princípio não é possível combinar cabos perfilados e cabos redondos. 5. 8. a classificação simbólica terá que ser. Somente depois disto pode-se comutar para funcionamento protegido e o CLP para RUN. Como as fontes de rede não podem ser ligadas paralelamente. escravos que foram endereçados devem ser todos marcados 6. Isso normalmente acontece automaticamente. para comprimentos de cabos maiores que 100m tem que ser usados repetidores ou extensores.Também o tão propagado "fácil utilização sem know-how especial de bus" não é exagero. Quando são montados os módulos? Só se as regras 4 e 5 foram levadas em consideração. Como se colocam todos os equipamentos em funcionamento? Pode-se desenvolver o software de comando convencional ou utilizar um software já pronto. Quais módulos pertencem a quais endereços? Os módulos e também os cuidadosamente. O cabo em si pode ser colocado como desejar. mas pode acontecer também manualmente através de software de controle. 9. calcula-se o número de pontos de rede AS-Interface necessários. As condições ambientes determinam se são necessários cabos de borracha. Os endereços em si são os valores de 1 até 31 (ou de 1A até 31A e 1B até 31B no caso da especificação ASInterface 2. tem o endereço 0. pode ser feita também no CLP). o mestre controla se a configuração desejada é a mesma que a realizada. Um escravo novo. é totalmente indiferente se o escravo com o endereço 21 seguido do escravo com endereço 28. ainda não estará integrado na comunicação normal dentro da rede ASInterface. a configuração de entrada e saída (código de I/O – Entrada/ Saída) e os parâmetros (no caso de sensores inteligentes). Geralmente a configuração acontece através do mestre. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 19 . Para se fazer isto. neste estado. Isto pode acontecer off-line através de um aparelho de endereçamento.Configurando Configurar significa no caso da ASInterface somente que seja feita uma lista de escravos especificados e em seguida armazenada no mestre. caso haja. Endereçamento de cada participante (escravo) Os endereços de todos os escravos participantes têm que ser programados antes do funcionamento da rede ASInterface. os escravos precisam ser endereçados antes. inicia as fileiras ou se dá ao primeiro escravo o endereço 1 – a seqüência não é relevante. Isto é. A classificação dos endereços não é rígida. Isto significa que o mestre reconhece automaticamente a configuração da rede (Informações para aplicações especiais. Com esta lista. Ele também é reconhecido pelo mestre como novo e como escravo ainda não endereçado e. ainda não endereçado. Na configuração são determinados o endereço do escravo e o tipo do escravo (código ID).1). on-line pelo mestre do sistema da AS-Interface ou após a montagem através de uma caixa de endereçamento integrada. deve-se observar na montagem as dez dicas seguintes: Dica 1 – Fonte A AS-Interface não pode de modo algum ser aterrada! Por isso não se deve utilizar uma fonte normal. Eles são transmitidos aos escravos ao ligar o sistema. • os condutores “+”e “–” não podem ser trocados. deve-se atentar para o seguinte: Com Extensor: • comprimento do condutor entre o extensor e o mestre deve ser no máximo 100m. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 20 . os parâmetros podem se modificar. a função "configuração de escravos" executa de forma simples a recepção dos "novos" escravos. • não conectar nenhum escravo e/ou fonte AS-Interface entre o mestre e o extensor. Os dados necessários para isso como por exemplo. pode-se dar a partida ("start up"): o sistema é transferido para o funcionamento normal e o mestre trabalha no modo protegido. Por este motivo. Para recebê-los e incluí-los no sistema de comunicação. Os parâmetros em si são bits dos quais 4 estão à disposição de cada módulo e que são colocados em 0 ou 1. são disponibilizados ao comando superior pelo mestre da ASInterface. mas somente fontes da ASInterface (PELV) com separador de dados e conectar com "Terra (GND)" da massa do equipamento. Parâmetros fixos são determinados somente uma vez e depois no comissionamento. provocam somente um aviso de falha. exceto escravos inteligentes. configuração errônea. isto é. A especificação de cada escravo informa se ele tem que ser parametrizado e quais funções têm os parâmetros. por exemplo aqueles que foram instalados adicionalmente. os escravos endereçados e eventualmente parametrizados e o comissionamento encerrado. o sistema é controlado ininterruptamente. • junto a cada repetidor tem que se conectar uma fonte da AS-Interface. modo. etc. Somente são ativados os escravos que foram configurados. por exemplo. em forma de um diagnóstico. tensão.Parametrização Normalmente os escravos não necessitam ser parametrizados. Dica 2 – Extensão da rede O cabo AS-Interface não pode ser instalado sem repetidor/extensor por mais de 100m – levando-se em conta todos os ramais até os pontos de ligação! No caso da rede ser extendida. tem-se somente que trocar para o modo de configuração. diferencia-se também os parâmetros fixos dos alteráveis. E lá. Escravos não configurados. • após um repetidor não se pode ligar uma extensão. Com Repetidor: • pode-se ligar até dois repetidores em série – com isso o comprimento do condutor será de no máximo 300m (isto é. Tanto no "start up" quanto durante o funcionamento normal. em casos normais. 3 segmentos com no máximo 100m). Operação Assim que o sistema AS-Interface estiver completo. todos os componentes estiverem montados. Um exemplo para isto é o módulo de entrada analógico que é ajustado através de um parâmetro em uma faixa de energia de 0 a 20 mA ou de 4 até 20 mA. Enquanto o endereço de um escravo em funcionamento normal nunca se modifica. Dez dicas valiosas para a montagem Para que não dê nada errado. Dica 7 – Alimentação de sensor e atuador Sensores e atuadores têm que ser alimentados diretamente a partir da entrada ou saída correspondente do escravo. observe o seguinte: • se possível. distinta dos fios de comando convencionais. freios devem ser ligadas com supressores tipo diodos. utilize somente endereços de 1 até 31 e de 1A até 31B da técnica A/B (especificação 2.1 O funcionamento de escravos A/B e de "novos" escravos analógicos só é possível com o mestre da especificação 2. então vale o seguinte: • no caso de 24VCC deve-se utilizar uma fonte PELV e. se possível. eles conservam o último endereço. de relés. Dica 9 – Extensão no sistema 2. Os cabos AS-Interface devem ser mantidos separados dos cabos de energia e o mais curto possível. Observe: módulos que contêm o chip SAP 4. ele deve ser colocado separado dos cabos de potência – e isto também no painel de comando! • cada ramificação da AS-Interface necessita de seu próprio cabo – os cabos da AS-Interface não podem ser colocados com outros cabos.1. sempre utilizar no cabo amarelo perfilado: Marrom ( + ) e Azul ( – ). por exemplo: bobinas de contatores. o cabo de energia auxiliar perfilado preto • no caso de 230VCA deve-se utilizar. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 21 . os bits de status e diagnósticos devem ser analisados no CLP. Após este número. • mas se forem utilizadas canaletas (por exemplo no painel de comando) então. podem ser reendereçados no máximo 15 vezes.0 (vide instruções de funcionamento). • conecte cabos blindados (por exemplo entre o filtro e o inversor de freqüência e entre o inversor de freqüência e o motor) diretamente em ambos os lados (antes e depois do inversor) de forma espaçosa com a massa do equipamento (e com suficiente seção – no mínimo 4 mm2). Para isso. No uso de inversores de freqüência utilize sempre filtro de rede. o cabo de energia auxiliar perfilado vermelho. Dica 6 – Montagem de acordo com EMC Todas indutâncias. varistores ou RC’s.1). se possível. Dica 10 – Status / Diagnóstico ara uma busca de falhas rápida. • apesar da comunicação através do cabo AS-Interface ser insensível a interferências eletromagnéticas (EMC). válvulas. Dica 5 – Colocação do cabo Na colocação da AS-Interface. • conecte todas as partes metálicas com a massa do equipamento. Dica 8 – Instalação do inversor de freqüência • observe atentamente as diretrizes de instalação no manual de instruções. Isto significa que os módulos escravos deveriam estar o mais próximo possível dos sensores ou atuadores. filtro de saída e condutores blindados. Dica 4 – Energia auxiliar complementar Se os escravos têm que ser alimentados com energia auxiliar complementar. deve-se colocar o cabo AS-Interface sempre separado. em outra canaleta.Dica 3 – Escravos Cada endereço de escravo só pode aparecer uma vez. . pois os escravos que estão atrás deste local do ponto de vista do mestre não são mais alcançáveis.. não se pode correr riscos. gastos muito altos. pois atuadores e sensores importantes para segurança eram instalados utilizando-se cablagem paralela. escravos. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 22 . Dados de entrada e saída digitais seguros e normais podem ser transmitidos juntos em um cabo ASInterface. AS-Interface e segurança Nos componentes importantes para a segurança em uma automação da produção. fonte. No caso de um curto circuito. a AS-Interface preenche também as condições para um bus de segurança. que não se tem mais energia. Por isso o mestre reconhece o curto no bit APF (ASInterface-Power-Fail) e o comunica imediatamente. Segurança no trabalho Com os componentes de "Segurança no trabalho". Um escravo defeituoso é simplesmente trocado por um novo escravo. para proteger funcionários e equipamentos.) temos um monitor de segurança e escravos seguros que funcionam na mesma rede AS-Interface. A única falha que a AS-Interface não reconhece é a paralisação de um sensor ou atuador binário conectado a um módulo. isto significa para os atuadores. entre outros. em sistemas de automação. feixes de luz. Por muito tempo isto tinha como conseqüência. A função de segurança ininterrupta de todos os sensores e atuadores e respostas confiáveis em milésimos de segundos têm prioridade máxima.Todos os escravos passam para o estado "fora de atividade". . Existem também com relação a ASInterface falhas típicas que normalmente podem ser reconhecidas facilmente e do mesmo modo podem ser corrigidas. O mestre trata os escravos de segurança como todos os outros escravos e os conecta como escravos convencionais na rede.O que fazer se algo der errado? Um sistema por melhor e mais simples que seja pode apresentar falhas. existirá sempre o perigo que as conseqüências para o sistema sejam bastante negativas. Pela definição de sua posição pode-se localizar a ruptura do cabo com precisão. como por exemplo em interruptores de emergência. Como funciona o sistema – pode ser realmente seguro? Adicionalmente aos componentes conhecidos da AS-Interface (mestre. contatos de portas de proteção. Uma ruptura do cabo AS-Interface tem como conseqüência a paralisação de escravos. O monitor de segurança "espera" de cada escravo de segurança um telegrama de 4 bits que se modifica continuamente de acordo com um algoritmo definido. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 23 . Segurança no trabalho: O monitor de segurança e escravos de segurança fazem da AS-Interface também um bus de segurança. O equipamento para de funcionar e um alarme é enviado ao mestre. Se o telegrama esperado não chega ao escravo de segurança por causa de uma falha ou se um escravo de segurança envia continuamente o telegrama reservado para casos de emergência 0-0-0-0.O protocolo de transmissão e o cabo AS-Interface padrão são tão robustos que servem para telegramas dirigidos à segurança. O sistema trabalha de modo tão confiável que pode ser utilizado em aplicações até da categoria de segurança 4 de acordo com a EN 954-1 e está certificado pelos institutos especializados em segurança TÜV e BIA. A segurança necessária é alcançada através da transmissão de sinais adicionais entre os escravos seguros e o monitor de segurança. o monitor de segurança desliga após no máximo 45ms (= tempo total de reação) as saídas voltadas à segurança. O STEP7 Softwares STEP 7 é o software para elaboração de programa. Extensivo espectro de módulos. utilizar linguagens de alto nível ou orientada a tecnologia.FAMÍLIA DE CLP’s SIEMENS SIMATIC S7 A família SIMATIC representa não somente uma linha de CLP’s. testa e faz-se o carregamento e procura de defeitos. PROFIBUS e industrial Ethernet. EGA ou TIGA Sim Windows 9. Pode ser expandido em até 32 módulos. e sim toda uma linha de produtos de AUTOMAÇÃO TOTALMENTE INTEGRADA. Através dela configura-se e parametriza-se todo o hardware edita-se o programa. pequeno médio porte (S7-300) e médio / grande porte (S7-400). Conexão central com PC acessa todos os módulos (FM e CP).x / NT Sim Um microcomputador PC compatível que atenda aos pré-requisitos acima. Com o auxilio de pacotes opcionais pode se ainda configurar redes locais. 128 MB recomendado MPI ou cabo PC / MPI SVGA. Para a comunicação com o CLP é necessário uma interface MPI (multipoint interface) ou um cabo de conversão PC / MPI (para ser ligado à interface serial). Módulos integrados em barramento backplane. Pode ser ligado em rede com interface multi-point (MPI). VGA. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 24 . Pré-requisitos para a instalação do STEP7: Processador Hard drive (disponível) RAM Interface Monitor Mouse Sistema operacional CD-ROM Pentium 200 MHz 400 MB >= 32 MB. Os controladores lógicos programáveis da família SIMATIC S7 podem ser divididos em: Micro PLC (S7-200). Configuração e parametrização via software STEP 7. roda nos sistemas DOS e Windows. O STEP7 é a ferramenta de automação da família S7. SIMATIC S7-300 É o pequeno e totalmente modular CLP da família SIMATIC S7. pode ser utilizado sem restrições. CARACTERISTICAS: • • • • • • • Diversas CPU’s com diferentes capacidades. além de toda a documentação necessária. Sem regras para alocação das placas. O software STEP7 é provido com uma proteção contra copia e pode ser operada em somente um terminal de programação por vez. Esse disquete transfere uma autorização para o hard disk depois que a instalação do software foi concluída. As seguintes opções podem ser setadas durante a instalação do STEP7: • • • • Escopo da instalação (normal. O software não pode ser usado até ser autorizado pelo disquete de autorização. deve se integrar drives para a comunicação com o CLP (cabo ou cartão) e para F-EPROM’s. Definição por interface PG / PC. o software deve ser instalado via a função “Adicionar/Remover Programas” do Windows. Podem se selecionas entre os mnemônicos IEC (Internacional / Inglês) ou SIMATIC (Alemão). Antes de utilizar o software em outro terminal de programação é necessário executar a transferência de autorização. Pode-se também mudar as definições padrões de interrupção e endereços se necessário.TXT no disk de autorização. a linguagem para o editor de programas deve ser selecionada. Selecionando idioma de programação: Antes de o bloco ser aberto para edição dos mnemônicos. Selecionando: Ative o comando de menus “Opções Customize” Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 25 . definida pelo usuário). Sem seguir estas instruções existe risco que a autorização seja irrecuperavelmente perdida. Língua. Leia o conteúdo do arquivo README. mínima.INSTALAÇÃO DO STEP7 Como todo aplicativo Windows. Opções de EPROM. Durante a instalação do STEP7. que executara o programa SETUP do STEP7. • Língua do editor = seleciona o idioma da ferramenta STEP7 (Inglês / Alemão / Espanhol / Italiano / Francês). • Língua dos mnemônicos = seleciona o idioma que o programa do usuário será escrito (Inglês / Alemão). Importante: Existem duas seleções independentes. • IEC = Internacional (Inglês). • SIMATIC = Alemão.Selecione a pasta de linguagem. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 26 . Selecione a linguagem desejada. INTRODUÇÃO DO HARDWARE S7-300: No S7-300 o endereçamento dos módulos de I/O, CP e FM são slot-orientados, isto é, o seu endereço depende da posição do modulo no trilho. Alguns slots são reservados: PS, CPU e IM. Slot 1: PS – Fonte de alimentação. Obrigatoriamente no primeiro slot. Não é associado nenhum endereço para a fonte de alimentação. Slot 2: CPU – Deverá estar localizada próxima a fonte de alimentação. Não é associado nenhum endereço para a CPU. Slot 3: IM - Para conectar racks de expansão. Não é associado nenhum endereço para o modulo de interface (IM). Até mesmo se a IM não estiver presente, ela deverá ser considerada no esquema de endereçamento do slot. O slot 3 é logicamente reservado pela CPU para a IM . Slot4: – 11: Módulos de sinais. Slot 4 é considerado o primeiro slot para módulos de entradas e saídas (ou CP ou FM) . O slot4 possui um endereçamento para um cartão digital (entrada = I, saída = Q). Endereçamento de I/O digital: O endereçamento das entradas (I) e saídas (Q) digitais começa com o endereço 0 para o modulo de sinal localizado no slot 4. Cada módulo digital ocupa 4 bytes de endereços independentes do número de pontos. Endereçamento de I/O analógico: O endereçamento de entradas e saídas analógicas começa no endereço 256 para o modulo de sinal localizado no slot 4. Cada módulo analógico ocupa 16 bytes de endereço independente do tipo de modulo, sendo que cada canal analógico ocupa 2 bytes de dados. No S7-300 o endereçamento para sinais analógicos começa com 256, sendo, portanto que o primeiro canal no primeiro módulo no primeiro rack irá então ser PIW 256. O ultimo endereço analógico e 766 (para os S7-300). Modo de operação: Chave de seleção manual do modo de operação da CPU. MRES = Reset da memória STOP = O programa não é executado. RUN = O programa é processado, porém o programa não pode ser alterado pelo terminal de programação (processando o programa). RUNP = presente apenas em alguns modelos, permite alterar o programa mesmo quando este está sendo processado, sem a necessidade de passar a CPU para STOP. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 27 Rede ASi no Simatic S7 (O SOFTWARE STEP 7) Iniciando o STEP 7 Menu : Iniciar > Programas > Simatic > SIMATIC Manager Caso abra a tela “Wizard”, desabilite a opção “Display Wizard on starting the SIMATIC Manager” e clique em “Cancel” – Isso fará a com que a tela “Wizard” não abra mais na iniciação do SET 7. Criando um projeto: File > New Projetc Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 28 Com a tela “New” visualizada: No espaço correspondente a “Name” digite o nome do projeto; Ao clicar em “Browse”, escolha o local (diretório) onde deseja criar o projeto, caso contrário o projeto será salvo no diretório informado em “Storage location (path)”. Clique em “Ok”. Com a tela do SIMATIC Manager aberta: Clique com o botão direito do mouse sobre o nome do projeto criado, escolhendo a opção Insert New Object > SIMATIC 300 Station Duplo Clique em “SIMATIC 300” Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 29 posicionado-os no “SLOT” respectivo do “trilho/ bastidor”.Configurando e Parametrizando: Configurando o hardware: A configuração é executada pela ferramenta “configurador de hardware”. Para a correta configuração. Menu: “Insert > Hardware Componets” Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 30 . cada módulo do CLP deverá ser inserido no programa. selecionando os módulos utilizados. Iniciando a parametrização: Duplo clique em “Hardware”. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 31 . Sem este trilho o sistema não permite a configuração do CLP e seus cartões.Duplo clique em “SMATIC 300” Clique em pasta “Rack 300” Duplo clique em “Rail” Neste ponto é inserido na configuração o trilho que serve de base para a configuração do CLP. Selecione o “SLOT 2” Em Hardware Catalog Selecione a pasta “CPU 300” Clique em “CPU 313C-2DP” Clique Duplo em “6ES7 313-6CE00-0AB0” Neste ponto é inserido na configuração a CPU do CLP Siemens modelo 313C-2DP.1): Clique em “OK” Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 32 . Com a tela “Properties – PROFIBUS interface DP (RO/S7. modelo CP 343-2 ASI. Menu: Station > Save and Compile Fechar janela referente ao “Hardware”. Clique em “AS-Interface” Duplo clique em “CP 343-2 ASI” Neste ponto é inserido na configuração o cartão Máster ASI. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 33 .Clique no “SLOT 4” . Aparecerá no SLOT 4 a seguinte configuração: Neste ponto é feita a compilação da configuração do hardware do CLP. Em Hardware Catalog > SIMATIC 300: Clique na pasta “CP-300”. Criação de Blocos (OB1. Baseado nas necessidades do seu processo. Pode-se escrever um programa inteiro no OB1 e deixá-lo processando a cada ciclo. Funções pré-definidas ou blocos de função integradas ao sistema operacional da CPU. Bloco OB ira chamar as funções FC1 e FC2. Estes blocos de sistema são chamados de programas do usuário. Blocos do Usuário: São áreas providas para administrar o código e os dados para o seu programa. FC1. Pode-se porém escrever um programa em diferentes blocos e usar o OB1 para chamar estes blocos quando necessário.Tipos de Blocos de Programa Blocos de Sistema. Segundo sugestão do fabricante. Blocos de Organização (OB): Forma a interface entre a CPU e o programa do usuário. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 34 . FC2): Na tela ”SIMATIC Manager” Duplo clique em “SIMATIC 300(1)”. a forma mais adequada de operação é escrever o programa em blocos de funções (FCn) e utilizar o bloco de organização (OB1) para chamar os blocos de funções: Sendo assim. Duplo clique em “CPU 313C-2DP”. Funções FC: O bloco de funções é onde são inseridas instruções de operação lógica. Duplo clique em “S7 Program (1)” Duplo clique em “Blocks”. Clique com o botão direito em “Blocks” Opção Insert New Object > Function Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 35 . Com a tela “Properties Function”: Certifique-se que a opção em “Created in Language” é “LAD” (Ladder). Clique em “OK” Clique com o botão direito em “Blocks” Opção Insert New Object > Function Com a tela “Properties Function”: Certifique-se que a opção em “Created in Language” é “LAD” (Ladder). Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 36 . Clique em “OK” Criando OB1: Na verdade “OB1” sempre será criado automaticamente dentro de “blocks” basta agora configurá-lo. Duplo clique em “OB1”. É o gerenciador de FC1 e FC2. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 37 . Menu: Insert > Program Elements Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 38 . Duplo clique em “OB1”.Com a tela “Properties Organization Block”. escolha “LAD” em “Created in Language” e clique em “OK”. Selecionando a linha abaixo de “Network 1” Na janela de “Program Elements” Clique em “FC Blocks” Clique em “FC1” Menu: Insert > Network Repita o mesmo procedimento de criação de FC1. agora para “FC2” Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 39 . Fechar janela referente ao “OB1”. nos quais estarão efetivamente os programas.Selecionando a linha abaixo de “Network 2” Na janela de “Program Elements” Clique em “FC Blocks” Clique em “FC2” Esta configuração faz com que o bloco OB1 Chame a execução dos blocos de função FC1 e FC2. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 40 . durante a qual não estão acessos os LEDs 10+. Isto armazena a configuração da rede de AS-interface e possibilita o mestre de AS-interface acessar a rede. Determine os endereços de saída do Slave 1 do módulo de usuário de AS-Interface. troque a CPU para STOP. • Confira se os endereços AS-Interface dos escravos conectados diferencia de 0. Você pode averiguar isto pelo fato que o LED CM (modo de configuração) está acesso. • Agora ative o botão SET. você precisa apertar o botão SET para trocar a chave do CP 343-2 para modo de configuração. Determine os endereços de entrada do Slave 1 do módulo de usuário de AS-Interface. Informação adicional: Modo de configuração Este modo é fixo no estado de entrega do CP343-2 (o LED CM está acesso). O modo de configuração é usado para comissionar uma rede AS-Interface. mas que não prejudicará seu entendimento. Prepare o botão de configuração: • Usando o seletor de modo. • Tenha certeza da tensão que é fornecida a rede AS-Interface pela Fonte ASInterface. o CP343-2 troca só dados com esses escravos que foram configurados.Configurando o Bloco de Função FC1 O conteúdo abaixo foi traduzido para o português do manual da Festo Didactic (pág. (observar na tabela 1 que o slave 2 lógico corresponderá ao slave 1 no nosso hardware). 20+ e B. • O LED2 deve ser acesso durante a fase. Qualquer acréscimo recente de um escravo é reconhecido imediatamente pelo mestre e incorporado na troca de dados cíclica. o CLP CP343-2 pode trocar dados com quaisquer dos escravos conectado à linha de ASInterface. Configurado neste contexto significa que os endereços de escravo e dados de configuração armazenados no CP coincidem com os valores dos escravos correspondentes. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 41 . A27 a A-36). Se não está acesso. por isso pode existir alguns problemas de concordância. Modo protegido Você pode trocar para o modo protegido com o botão SET. Slave 1 é determinado o endereço 2 na AS-Interface. Leve a alavanca do botão ao modo configuração: • Confira-se o estado do CP 343-2 está em modo de configuração. Configure a AS-Interface Mestre CP-343-2 pela chave SET no CP 343-2. • Cheque se o escravo conectado foi reconhecido. o Escravo da AS-Interface e a Fonte AS-Interface estão conectados à rede AS-Interface. Neste modo. Neste modo. • Tenha certeza que o Mestre da AS-Interface. O seguinte está reservado neste caso: Para entrada: PIB 256 – PIB 271 Para saída: PQB 256 – PQB 271 CP 343-2 (AREA DE DADOS DO PERIFÉRICO): PIB/PQB 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 Bit number 7 6 5 4 3 2 D3 D2 D1 D0 D3 D2 IN4 IN3 IN2 IN1 IN4 IN3 OUT4 OUT3 OUT2 OUT1 OUT4 OUT3 Reserved for diagnostics Slave 01 Slave 02 Slave 04 Slave 06 Slave 08 Slave 10 Slave 12 Slave 14 Slave 16 Slave 18 Slave 20 Slave 22 Slave 24 Slave 26 Slave 28 Slave 30 Slave 03 Slave 05 Slave 07 Slave 09 Slave 11 Slave 13 Slave 15 Slave 17 Slave 19 Slave 21 Slave 23 Slave 25 Slave 27 Slave 29 Slave 31 1 0 D1 D0 IN2 IN1 OUT2 OUT1 Tabela 1 : Armazenamento é para os escravos da AS-Interface no mestre CP343-2 AS-Interface. Os endereços não podem ser endereços bit por bit. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 42 . Porém. mas só em word ou modo doube word. O endereço inicial para este armazenamento é slotdependente e será levado para uma tabela de configuração de hardware. A área de armazenamento está na área de dados do periférico. a reserva seguinte solicita os endereços na área de dados do periférico.Os status das entradas e saídas dos escravos da AS-Interface são armazenados no mestre CP343-2 da AS-Interface. Você precisa transferir a área de armazenamento do mestre AS-Interface a uma área livre da tabela imagem na CPU. Podem ser achadas informações sobre a distribuição da imagem tabela da CPU na tabela de configuração.IB 125 (entradas integradas da CPU 313) QB 124 .IB123 QB 0 . 6 D1 IN2 OUT2. 5 D0 IN1 OUT1. Você depois pode ler ou escrever na tabela para acesso a esta área de armazenamento em modo bit.QB 123 Projete decisão: O inputs/outputs dos escravos de AS-Interface serão transferidos à área de armazenamento que se inicia na posição 64 da memória do CLP. Slave 01 Slave 03 Slave 05 Slave 07 Slave 09 Slave 11 Slave 13 Slave 15 Slave 17 Slave 19 Slave 21 Slave 23 Slave 25 Slave 27 Slave 29 Slave 31 3 D2 IN3 OUT3. Bit number 4 D3 IN4 OUT4. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 43 . as quatro linhas de transmissão de dados D0 a D3 são usados ambos como entradas e saídas. Slave 02 Slave 04 Slave 06 Slave 08 Slave 10 Slave 12 Slave 14 Slave 16 Slave 18 Slave 20 Slave 22 Slave 24 Slave 26 Slave 28 Slave 30 7 D2 IN3 OUT3. Byte address Inputs image table IB 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 Outputs image table QB 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 CP 343-2 Área de dados do periférico: PIB/PQB 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 D3 IN4 OUT4. Neste caso.QB 125 (saídas integradas da CPU 313) Os endereços seguintes não são alocados e estão livremente disponíveis: IB 0 . O uso de escravo da AS-Interface no projeto é nomeado para a AS-Interface endereço 2 que é identificado pelo IO código 7H. OUT1. Reserved for diagnostics Área de armazenamento para o escravo AS-Interface para o CP 343-2. Os endereços seguintes são alocados na tabela de imagem: IB 124 . 2 D1 IN2 1 D0 IN1 0 OUT2. 6 Q65.6 I65. o bloco de função FC1 (FC_AS_i_Master) deve ser chamada no bloco organizacional OB1. A leitura e escrita de acesso aos dados do periférico deve ser efetuada em word ou modo double word a endereços de input/output.5 I65. PID256 ID64 QD64 PQD256 Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 44 .O input/output se dirige dos escravos da AS-interface com o endereço de AS-interface 2 escravo 1 é então: Input 1 (IN1): Input 2 (IN2): Input 3 (IN3): Input 4 (IN4): I65. o qual é chamado de FC1 (FC_AS_i_Master).7 IO code 7H D3 I/O D2 I/O D1 I/O D0 I/O Como a troca de dados é programada no programa de PLC? A troca de dados entre o mestre da AS-Interface e seus escravos é executada por um subprograma definido em um bloco de função. Para que o dados do escravo da AS-Interface sejam atualizados a cada ciclo de programa.4 Q65.5 Q65.4 I65.7 Output 1 (OUT1): Output 2 (OUT2): Output 3 (OUT3): Output 4 (OUT4): Q65. devolvendo-os para periféricos. Os endereços de entrada e saída das entrada e saída que integraram o CPU313. jogando-os para a memória do CPU. devem ser anotados: O endereço do escravo de AS-Interface utilizado. Os endereços de entrada e saída do escravo da AS-Interface na tabela de imagem. Os endereços de entrada e saída do escravo da AS-Interface no mestre da ASInterface. onde pega os dados de campo. Criando FC1.Na folha de trabalho com a tabela de endereçamento. Duplo clique em “FC1” Selecione “Network 1” Na janela de “Program Elements” Duplo Clique em “Move” Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 45 . Menu: File > Save. PIW256 IW64 Menu: Insert > Network Selecione “Network 2” Na janela de “Program Elements” Duplo clique em “Move” Move informações processadas na CPU para o Periférico. mesmo que não estejam presentes na rede.Move informações vindas do periférico para CPU. Word (2 bytes) ou Double Word (4 bytes). Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 46 . mas deve-se colocar todos os elementos necessários para que todos os 31 escravos possíveis de instalação na rede sejam acessados. PIW256 IW64 QW64 PQW256 No exemplo acima temos apenas dois elementos. lembrando que a troca de dados pode ser feita em Bytes. Fechar janela referente ao “FC1”. temporizadores (parte de uma lógica). Exemplo de aplicação de contatos. Duplo clique em “FC2” Menu: Insert > Program Elements Utilize contatos abertos. Caso haja alguma dúvida a cerca do funcionamento de algum elemento abaixo basta selecioná-lo e clicar F1 para obter sua descrição e funcionamento. para demonstrar o funcionamento da rede AS-i.Editor de Programas (FC2) É exatamente no bloco de função FC2 onde será escrito o programa efetivo que irá fazer o funcionamento do projeto em questão. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 47 . A seguir é dado um exemplo sem compromisso com funcionalidade. fechados. Fazendo uso das entras e saídas dos escravos AS-i. contadores. comparadores e temporizadores e faça à lógica. Menu: Options > Simulate Modules Ou no ícone “Simulation On/Off” Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 48 . A seguir são dadas instruções de como proceder para a simulação do funcionamento de um programa.SIMULAÇÃO O programa de controle do CLP Symatic da Siemens possibilita a simulação do funcionamento do mesmo. Manipular as variáveis de entrada. Deixe o simulador aberto e volte à tela do “SIMATIC Manager” Selecione SIMATIC 300(1) e clique em “Download” ou menu : PLC > Download Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 49 . “Output Variable” – Monitor as variáveis de saída.A seguinte tela irá abrir: Na Tela do Simulador clique em “Insert” para manipular e monitorar entradas e saídas. “Imput Variable” . “Counter” – Monitorar os Contadores. “Timer” – Monitorar os Temporizadores. Caso queira acompanhar o funcionamento via lógica ladder.Volte na tela do Simulador e Clique em “Run”. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 50 . para monitorar. menu Debug > Monitor ou no ícone “Monitor”. volte à tela “SIMATIC Manager” e Selecione em “Blocks” FC2. abrindo a programação Ladder existente em FC2. para começar a simulação e observar se mudam os estados de entrada observando o resultado esperado na saída. .. Configurando o Adaptador MPI. Na tela do SIMATIC Manager.: Neste momento o software de Simulação “S7-PLCSIM” deve estar fechado. clique em Select. No campo Interface Parameter - Assigment Used. e que o PLC esteja na ligado e na posição “STOP”. Obs. Na tela Set PG/PC Interface. Menu : Options > Set PG/PC Interface . caso contrário o processo de carga acontecerá para o CLP virtual de simulação e não o real..DOWNLOAD PARA PLC Para efetuarmos o Download para o PLC devemos primeiramente certificamos de que o Adaptador MPI está conectado corretamente ao PLC e na porta deseja do Computador. caso não encontre. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 51 . procure PC Adapter (MPI). em Interfaces Add/Remove na mesma tela.. (Ex: Porta COM1). . Configura e seleciona a porta local do computador que esta conectado no Adaptador MPI e velocidade de comunicação da porta COM utilizada.. Clique em “OK” para finalizar a configuração.Na tela “Installing/Unistalling Interfaces” Selecione “PC Adapter” depois “Install . ] Na tela Set PG/PC Interface. no campo Interface Parameter Assigment Used. selecione PC Adapter (MPI).>” e para fechar clique em “Close”. em seguida “Properties.” Certifique-se dos parâmetros abaixo: Configura parâmetros de comunicação da rede com o Adaptador MPI. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 52 . abrindo a programação Ladder existente em FC2.Na tela do “SIMATIC Manager” Selecione SIMATIC 300(1) e clique em “Download” ou menu : PLC > Download Acione a chave “Run” do PLC. clique novamente em Monitor ou certifique-se que o PLC está ligado e os cabos do adaptador MPI estão ligados corretamente. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 53 . menu Debug > Monitor ou no ícone “Monitor”. para monitorar. na tela “SIMATIC Manager” e selecione em “Blocks” FC2. STOP: O PLC está na posição STOP RUN: O PLC está na posição RUN. Caso queira acompanhar o funcionamento via lógica ladder. Offline: Não há comunicação entre PLC e o SIMATIC. Acione as entradas conforme previsto no projeto e observe as saídas. Input voltage: 230/115 V AC (47 .5 A Dimensions: 115 x 155 x 200 mm Tabletop power supply unit Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 54 . Power supply e Slaves.4 A AS-i connection: 2 x M12 sockets AS-Interface power supply • • • • . • • • • • Number of slaves: 2 Inputs: 8 Outputs: 8 AS-i connection: 4 x M12 sockets Digital connection: SysLink connector (IEEE 488) AS-Interface I/O connection unit Cabo de conexão AS-interface entre Marter. Cada cabo tem um conector M12 AS-i em cada final. A unidade contém 2 slaves cada com 4 I/Os digitais que são telegrafados a um 24-pin IEEE 488compliant system connector (SysLink). enquanto permitindo conexão de um escravo adicional que usa isolamento perfurando. • • • • . 4. AS-Interface cable Fonte de tensão para componentes de ASinterface. Input voltage: 115/230 V AC Output voltage: 30 V DC Output current: 2.DESCRIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS UTILIZADOS: Unidade de conexão para 24 V digital sinaliza de sensor e atuadores a uma rede de AS-interface. Uma conexão adicional é provida. Conexão com uma unidade de conexão universal (Order no.63 Hz) Output voltage: 24 V DC. 162231) permite sensor e atuadores com 4mm safety sockets ser usado. short-circuit-proof Output current: max. digital (SysLink) O S7 EduTrainer® Compact é equipado com a versão compacta das séries do S7-300.. PC adapter VEEP®2 Cabo para conectar os I/O’s (SysLink) ao EasyPort. crossover A unidade de conexão universal conecta toda 4 mm safety plugs with the 24-pin system connector as per IEEE 488 (SysLink).Adaptador MPI para comunicação PLC / SIMATIC S7. • 2 SysLink sockets to IEEE 488 each for 8 digital inputs/outputs • 15-pin Sub-D connector for analogue inputs/outputs (if module present) • 4 mm safety sockets for 24 V operating voltage (external power supply unit required) • MPI interface or additional Profibus-DP interface for CPU S7313C-2DP/S7-314C-2DP • AS-interface connection socket (reserved for ASi) • EMERGENCY-OFF function SIMATIC S7 EduTrainer® Compact Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 55 . Se torna uma interface universal entre unidades com conectores de 4 mm e dispositivos equipados com conectores de SysLink como por IEEE488: • Conexão para um I/O terminal de uma estação de MPS® por um cabo de I/O com conectores de SysLink a ambos os finais • Inputs: 3 safety sockets each for 8 three-wire sensors • Outputs: 2 safety sockets each for 8 actuators Connections: 4 mm safety sockets for 24 V DC. I/O data cable with SysLink connectors (IEEE 488) on both ends. SysLink connector (IEEE488) • I/O status display: Via LED Via LED Universal connection unit. Com cabo RS232 ou cabo USB para Win 2000/XP. o S7-313C com integrado digital e análogo introduz e produções ou o S7-313C-2DP com contribuições digitais integradas e produções como também Profibus-DP ou o S7-314C2DP com integrado digital e análogo introduz e produções como também Profibus-DP. DIAGRAMA DE MONTAGEM: Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 56 . Rede PROFIBUS Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 57 . pode-se utilizar como meio de transmissão (Physical Profile) qualquer um dos seguintes padrões: RS-485.REDE PROFIBUS: O PROFIBUS é um padrão aberto de rede de comunicação industrial. PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification) O PROFIBUS-FMS é o perfil de comunicação universal para tarefas de comunicação complexas. O PROFIBUS pode ser usado tanto em aplicações com transmissão de dados em alta velocidade como em tarefas complexas e extensas de comunicação. O Perfil da Aplicação (Aplication Profile) define as opções do protocolo e da tecnologia de transmissão requerida nas respectivas áreas de aplicação e para os vários tipos de dispositivos. grandes distâncias a serem cobertas e alta velocidade de transmissão. Sua total independência de fabricantes e sua padronização são garantidas pelas normas EN50170 e EN50254. transmissão de dados e Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 58 . Estes perfis também definem o comportamento do dispositivo. IEC 61158-2 ou Fibra Ótica. com o uso do TCP/IP no nível de célula. o FMS terá um papel menos significativo. Otimizado para alta velocidade e conexão de baixo custo. Através de seu contínuo esforço de desenvolvimento tecnológico. utilizado em um amplo espectro de aplicações em automação da manufatura. Com o PROFIBUS. dispositivos de diferentes fabricantes podem comunicar-se sem a necessidade de qualquer adaptação na interface. soma-se as exigências específicas da área automação de processos tais como operação em área classificada. PROFIBUS oferece diferente protocolos de comunicação (Communication Profile): DP e FMS. O PROFIBUS-DP pode ser usado para substituir a transmissão de sinal em 24 V em sistemas de automação de manufatura assim como para a transmissão de sinais de 4 a 20 mA ou HART em sistemas de automação de processo. PERFIL FÍSICO (PHYSICAL PROFILE) A aplicação de um sistema de comunicação industrial é amplamente influenciada pela escolha do meio de transmissão disponível. No futuro. PROFIBUS-DP . FMS oferece muitas funções sofisticadas de comunicação entre dispositivos inteligentes. Assim sendo. aos requisitos de uso genérico. foi projetado especialmente para a comunicação entre sistemas de controle de automação e seus respectivos I/O’s distribuídos a nível de dispositivo. de processos e predial. PERFIL DE COMUNICAÇÃO (COMMUNICATION PROFILE) O perfil de comunicação PROFIBUS define como os dados serão transmitidos serialmente através do meio de comunicação. o PROFIBUS é o sistema de comunicação industrial mais bem preparado para o futuro.Periferia Descentralizada (Decentralized Periphery) O DP é o perfil mais freqüentemente utilizado. De acordo com a aplicação. A Organização de Usuários PROFIBUS está atualmente trabalhando na implementação de conceitos universais para integração vertical baseada em TCP/IP. tais como alta confiabilidade de transmissão. O mais importante perfil de aplicação PROFIBUS é. com seus respectivos dispositivos periféricos (por ex. tais como: Acionamentos (Drives). O PROFIBUS-DP usa somente as camadas 1 e 2.Fibra Ótica para aplicações em sistemas que demandam grande imunidade à interferências e grandes distâncias. O LLI define a representação destes serviços FMS no protocolo de transmissão de dados. etc. estão sendo feitos desenvolvimentos para uso de componentes comerciais de 10 e 100 Mbit/s como camada física para PROFIBUS. atualmente.alimentação no mesmo meio físico. O PROFIBUS diferencia seus dispositivos entre mestres e escravos. Enquanto o termo Acoplador (Couplers) aplica-se à dispositivos que implementam o protocolo somente no que se refere ao meio físico de transmissão. válvulas e posicionadores. .RS-485 para uso universal. são especificados na Interface do Usuário. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS O PROFIBUS especifica as características técnica e funcionais de um sistema de comunicação industrial. através do qual dispositivos digitais podem se interconectar. o termo Link se aplica aos dispositivos inteligentes que oferecem maiores opções na operação entre subredes. sendo sua arquitetura de protocolo orientada ao modelo de referência OSI (Open System Interconnection) conforme o padrão internacional ISO 7498. 2 e 7 são de especial importância. o perfil PA. válvulas. sem uma requisição externa. etc. além de definir o comportamento do dispositivo durante a comunicação. tais como módulos de I/O. a camada 1 (nível físico) define as características físicas de transmissão. As camadas 3 a 7 nãosão utilizadas. Atualmente. existem atualmente três tipos físicos de comunicação disponíveis no PROFIBUS: . ARQUITETURA DO PROTOCOLO O PROFIBUS é baseado em padrões reconhecidos internacionalmente. engenharia ou visualização. assim como o comportamento dos dispositivos e do sistemas dos vários tipos de dispositivos DP. que define os parâmetros e blocos de função para dispositivos de automação de processo. Partindo-se do princípio de que não é possível atender a todos estes requisitos com um único meio de transmissão. Links e acopladores são disponíveis para acoplamento entre os vários meios de transmissão. O FMS define uma ampla seleção de serviços de comunicação mestre-mestre ou mestre-escravo. Os dispositivos escravos são dispositivos remotos (de periferia). sempre que possuir o direito de acesso ao barramento (o token). acionamentos de velocidade variável e transdutores. . O PROFIBUS é um sistema multi-mestre e permite a operação conjunta de diversos sistemas de automação. Os mestres também são chamados de estações ativas no protocolo PROFIBUS. sua implementação é particularmente econômica. Eles não têm direito de acesso ao barramento e só podem enviar mensagens ao mestre ou reconhecer mensagens recebidas quando solicitados. Existem ainda alguns outros perfis disponíveis. A camada de aplicação é composta do FMS (Fieldbus Message Specification) e do LLI (Lower Layer Interface). bem como a interface do usuário. O DirectData Link Mapper (DDLM) proporciona à interface do usuário acesso fácil à camada 2. os quais definem a comunicação e o comportamento destes equipamentos de uma maneira independente do fabricante. a camada 2 (data link layer) define o protocolo de acesso ao meio e a camada 7 (application layer) define as funções de aplicação.IEC 61158-2 para aplicações em sistemas de automação em controle de processo. tais como transmissores. PERFIL DE APLICAÇÃO (APLICATION PROFILE) O perfil de Aplicação descreve a interação do protocolo de comunicação com o meio de transmissão que está sendo utilizado. A arquitetura do protocolo PROFIBUS é mostrado na figura 4. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 59 . I/O’s). Neste modelo. As funções de aplicação disponíveis ao usuário. Os escravos também são chamados estações passivas. Um mestre pode enviar mensagens. Dispositivos mestres determinam a comunicação de dados no barramento. em especial em sistemas de automação da manufatura. Esta arquitetura simplificada assegura uma transmissão de dados eficiente e rápida. Já que para executar estas funções de comunicação somente um pequena parte do protocolo se faz necessária. Interface Homem Máquina e Encoders. No PROFIBUS-FMS as camadas 1. desde do nível de campo até o nível de células. O comprimento máximo do cabo depende da velocidade de transmissão (Veja Tabela 2).64mm . devem ser utilizados repetidores (repeaters) para se interconectar diferentes segmentos do barramento.Resistência: 110 Ohms/km . são baseadas em cabo Tipo-A. Para assegurar uma operação livre de erros. Sua aplicação inclui todas as áreas nas quais uma alta taxa de transmissão aliada à uma instalação simples e barata são necessárias. O barramento é terminado por um terminador ativo do barramento no início e fim de cada segmento (Veja Figura 5).Área do condutor: > 0. portanto. Taxas de transmissão entre 9. bem como uma colocação em funcionamento do tipo passo-a-passo. Instruções de instalação para o RS-485 Todos os dispositivos são ligados à uma estrutura de tipo barramento linear. ambas as terminações do barramento devem estar sempre ativas.Medida do cabo: 0. As especificações de comprimento de cabo na Tabela 2. A tecnologia de transmissão RS 485 é muito fácil de manusear. No caso em que mais que 32 estações necessitem ser conectadas ou no caso que a distância total entre as estações ultrapasse um determinado limite.6 kbit/sec e 12 Mbit/sec podem ser selecionadas. A topologia por sua vez permite a adição e remoção de estações. podem ser implementadas sem afetar as estações já em operação. Um par trançado de cobre blindado (shieldado) com um único par condutor é o suficiente neste caso. sem afetar outras estações. O uso de par trançado não requer nenhum conhecimento ou habilidade especial. Normalmente estes terminadores encontramse nos próprios conectores de barramento ou nos dispositivos de campo. quando o sistema é inicializado.MEIO DE TRANSMISSÃO RS-485 O padrão RS 485 é a tecnologia de transmissão mais freqüentemente encontrada no PROFIBUS. porém uma única taxa de transmissão é selecionada para todos dispositivos no barramento. com o seguintes parâmetros: .Capacidade: < 30 pf/m . Expansões futuras. acessíveis através de uma dip-switch. Até 32 estações (mestres ou escravos) podem ser conectados à um único segmento.34mm² Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 60 .Impedância: 135 a 165 Ohms . O uso da blindagem é absolutamente essencial para se obter alta imunidade contra interferências eletromagnéticas.Conector circular M12 (IEC 947-5-2) . Estes problemas podem ser facilmente solucionados com o uso de equipamentos de teste. os quais detectam falhas nas conexões. A definição da pinagem e esquema de ligação é mostrada na figura 5. não é mais recomendado.Os cabos PROFIBUS são oferecidos por vários fabricantes. utiliza-se conectores tipo DB9 (9 pinos). O uso de cabos do tipo B. Durante a instalação. Para a conexão em locais com grau de proteção IP20. permitindo assim que um dispositivo seja conectado/desconectado da rede sem interromper a comunicação. existem 3 alternativas para a conexão: .Conector híbrido SIEMENS Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 61 .Conector HAN-BRID. O uso de cabos de derivação deve ser evitados para taxas de transmissão acima de 1. observe atentamente a polaridade dos sinais de dados (A e B). cerca de 90% dos casos são provocados por incorreta ligação e/ou instalação.5Mbits/s. Uma característica particular é o sistema deconexão rápida. A blindagem por sua vez deve ser conectada ao sistema de aterramento em ambos os lados através de bornes de aterramento adequados. Nota-se que quando problemas ocorrem em uma rede PROFIBUS. Já no caso de grau de proteção IP65/76. Adicionalmente recomenda-se que os cabos de comunicação sejam mantidos separados dos cabos de alta voltagem. ao contrário do que anteriormente divulgado. conforme recomendação DESINA . Os conectores disponíveis no mercado hoje permitem que o cabo do barramento entre/saia diretamente no conector. por modulação de + /.MEIO DE TRANSMISSÃO IEC-61158-2 Transmissão síncrona em conformidade à norma IEC 61158-2.os dispositivos de campo agem como consumidores passivos de corrente (sink) .uma terminação passiva de linha é necessária. Através da energização do barramento. em ambos fins da linha principal do barramento . As opções e limites do PROFIBUS com tecnologia de transmissão IEC61158-2 para uso em áreas potencialmente explosivas são definidas pelo modelo FISCO (Fieldbus Intrinsically Safe Concept). Os sinais de comunicação são então gerados pelo dispositivo que os envia. supõe-se que uma corrente básica de pelo menos 10 mA consumida por cada dispositivo no barramento. O modelo FISCO foi desenvolvido pelo instituto alemão PTB . com uma taxa de transmissão definida em 21.9 mA.cada segmento possui somente uma fonte de energia. No caso da modulação. sobre a corrente básica. além de segurança intrínseca. esta corrente alimenta os dispositivos de campo.os dispositivos de campo consomem uma corrente básica constante quando em estado de repouso . . o PROFIBUS pode ser utilizado em áreas classificadas. árvore e estrela são permitidas. Permite.25 Kbuts/s. a fonte de alimentação. A transmissão é baseada no seguintes princípios. que os dispositivos de campo sejam energizados pelo próprio barramento.Physikalisch Technische Bundesanstalt (Instituto Tecnológico de Física) e é hoje internacionalmente reconhecida como o modelo básico para barramentos em áreas classificadas.topologia linear. e é freqüentemente referida como H1 . Assim.alimentação não é fornecida ao bus enquanto uma estação está enviando . veio atender aos requisitos das indústrias químicas e petroquímicas. Para se operar uma rede PROFIBUS em área classificada é necessário que todos os componentes utilizados na área classificada sejam aprovados e certificados de acordo com o modelo FISCO e IEC 61158-2 por organismos Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 62 . UL. todos os dispositivos de campo conectados ao segmento de rede são interligados em paralelo ao distribuidor. por sua vez. ou uma combinação dos dois. Na rede PROFIBUS-PA são possíveis estruturas tanto de árvore como linha. A estrutura em árvore pode ser comparada à técnica clássica de instalação em campo. Em um estrutura linear.certificadores autorizadas tais como PTB. Instruções de instalação para o IEC-61158 Na sala de controle normalmente estão localizados o sistema de controle de processo.75 Kbit/s. Quando uma estrutura em árvore é utilizada. são conversores de sinal que adaptam os sinais RS-485 ao nível do sinal IEC 61158-2. O cabo multivias pode ser substituído pelo par trançado do barramento.2. acopladores (couplers) ou links adaptam os sinais do segmento RS485 aos sinais do segmento IEC 61158-2. possuem sua própria inteligência intrínseca. Links. as estações são conectadas ao cabo principal através de conectores do tipo T. Setodos os componentes utilizados forem certificados e se as regras para seleção da fonte de alimentação. os Couplers. Acopladores de segmento. comprimento de cabo e terminadores forem observadas. por exemplo. então nenhum tipo de aprovação adicional do sistema será requerida para o comissionamento da rede PROFIBUS. Veja Figura 7. Do ponto de vista do protocolo os acopladores são transparentes. Eles tornam todos os dispositivos conectados ao segmento IEC 61158-2 em um único dispositivo escravo no segmento RS-485. O painel de distribuição continua a ser utilizado para a conexão dos dispositivos de campo e para a instalação dos terminadores de barramento. incluindo dispositivos de campo conectados em IEC 61158. bem como dispositivos de monitoração e operação interconectados através do padrão RS485. No campo. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 63 . Eles também fornecem a corrente para alimentação remota dos dispositivos de campo. Neste caso não existe limitação de velocidade no segmento RS-485 o que significa que é possível implementar redes rápidas. A combinação geralmente otimiza o comprimento do bus e permite a adaptação de um sistema eventualmente existente. para funções de controle. A fonte de alimentação limita a corrente e tensão no segmento IEC 61158-2. a velocidade do segmento RS-485 ficará limitada em no máximo 93. BVS (Alemanha). Se acopladores de segmento são utilizados. FM (EUA). calcula-se a corrente consumida pelos dispositivos de campo. A conexão em um barramento intrinsecamente seguro de dispositivos auto-alimentados pelo barramento e dispositivos alimentados externamente é possível. seleciona-se uma unidade de alimentação. Ambas as terminações do cabo principal do barramento devem ser equipados com um terminador passivo de linha. Este número pode ser ainda mais reduzido em função do tipo de classe de proteção à explosão. Deve ser considerada entretanto. Observe que mesmo nos casos que a segurança intrínseca não é utilizada. a potência da fonte de alimentação é limitada. que consiste num elemento RC em série com R=100 Ohms e C=1 µF. já que os dispositivos de campo são equipados com sistemas automáticos de detecção de polaridade. A corrente necessária é obtida da soma das correntes básicas dos dispositivos de campo do segmento selecionado. conforme tabela 5. preço e aplicação. Uma derivação não deve ultrapassar 30m em aplicações intrinsecamente seguras. distância máxima. Um par de fios blindados é utilizado como meio de transmissão (veja fig 7). Alguns fabricantes de componentes para fibra ótica permitem o uso de links redundantes com meios físico alternativo. Para uma rápida descrição. Vários tipos de fibra estão disponíveis. Os segmentos PROFIBUS que utilizam fibra normalmente são em estrela ou em anel. a corrente que o dispositivo com alimentação externa consome do barramento. MEIO DE TRANSMISSÃO COM FIBRA ÓTICA Fibra ótica pode ser utilizada pelo PROFIBUS para aplicações em ambientes com alta interferência electromagnética ou mesmo com o objetivo de aumentar o comprimento máximo com taxas de transmissão elevadas. no cálculo da corrente total. com diferentes características. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 64 . Tanto os couplers quanto os links possuem o terminador de barramento integrados. se os dispositivos alimentados externamente forem equipados com isolamento apropriado de acordo com EN 50 020. tais como.Independente da topologia utilizada. De modo geral. o comprimento da derivação da ligação deverá ser considerado no cálculo do comprimento total do segmento. O FDE evita que dispositivos defeituosos bloqueiem o barramento permanentemente. consulte tabela 7. para determinar o comprimento máximo da linha. Uma ligação com a polaridade invertida no barramento não afetará o correto funcionamento do mesmo. destinado para a operação do FDE (Equipamento de desconexão por falha). Em redes intrinsecamente seguras. e determina-se o comprimento de linha para o tipo de cabo selecionado conforme tabela 6. tanto a tensão máxima quanto a corrente máxima de alimentação são especificadas dentro de limites claramente definidos. O número de estações que pode ser conectado à um segmento é limitado a 32. cuja transferência é automática quando ocorre uma falha. somada à uma reserva de corrente de 9 mA por segmento. e o procedimento de mestre-escravo que é usado por estações ativas para se comunicarem com as estações passivas (escravos).Durante a comunicação entre sistemas complexos de automação (mestres). O procedimento de passagem do Token garante que o direito de acesso ao barramento (o token) é designado a cada mestre dentro de um intervalo preciso de tempo.Por outro lado. Portanto. Este protocolo é implementado pela camada 2 do modelo de referência da OSI. O MAC deve assegurar que uma única estação tem direito de transmitir dados em um determinado momento. Isto inclui também a segurança de dados e a manipulação do protocolos de transmissão e mensagens. deve ser distribuída no anel lógico de Token pelo menos uma vez a todos mestres dentro de um intervalo de tempo máximo denominado tempo de rotação do Token. Isto proporciona um método muito simples de troca entre transmissão RS 485 e fibra ótica dentro de um sistema. que é utilizado pelas estações ativas da rede (mestres) para comunicar-se uns com os outros. um telegrama especial para passar direitos de acesso de um mestre ao próximo mestre. a transmissão cíclica de dados em tempo real deverá ser implementada tão rápida e simples quanto possível para a comunicação entre um controlador programável complexo e seus próprios dispositivos de I/O’s (escravos). O mestre pode enviar mensagens aos escravos ou ler mensagens dos escravos. Este método de acesso permite as seguintes configurações de sistema: Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 65 . deve ser assegurado que cada uma destas estações detém tempo suficiente para executar suas tarefas de comunicação dentro de um intervalo definido e preciso de tempo. No PROFIBUS a camada 2 é chamada Fieldbus Data Link (FDL). PROTOCOLO DE ACESSO AO MEIO PROFIBUS Os perfis de comunicação PROFIBUS (Communication Profiles) usam um protocolo uniforme de acesso ao meio. O Controle de Acesso ao meio (MAC) especifica o procedimento quando uma estação tem a permissão para transmitir dados. o protocolo PROFIBUS de acesso ao barramento (Figura 8) inclui o procedimento de passagem do Token. A mensagem de Token. O procedimento mestre-escravo permite ao mestre que no momento possui o Token acessar seus próprios escravos. O protocolo do PROFIBUS foi projetado para atender os dois requisitos básicos do Controle de Acesso ao Meio: . No PROFIBUS o procedimento de passagem de Token somente é utilizado na comunicação entre estações ativas (mestres).Diversos fabricantes oferecem conectores especiais com conversor integrado de sinais RS485 para fibra ótica e vice-versa. . PERFIL DE COMUNICAÇÃO DP O PROFIBUS-DP foi projetado para comunicação de dados em alta velocidade no nível de dispositivo. permitindo assim configuração. Os três mestres formam um anel lógico de Token. No PROFIBUS-FMS estes pontos de acesso de serviço são utilizados para endereçar os relacionamentos lógicos de comunicação.uma combinação dos dois A figura 8 mostra uma configuração PROFIBUS com três estações ativas (mestres) e sete estações passivas (escravos).: endereços duplicados) ou na passagem do token (por ex. Outra tarefa importante de camada 2 é a segurança de dados.: múltiplos ou tokens ou perda do token) são funções do Controle de Acesso ao Meio (MAC) do PROFIBUS. funções de comunicação são cíclicas estão disponíveis especialmente para dispositivos de campo inteligentes. estações ativas defeituosas ou fora de operação são removidas do anel e novas estações ativas podem ser adicionadas ao anel. válvulas. a tarefa do controle de acesso (MAC) das estações ativas é captar esta designação lógica e estabelecer o anel de Token. Cada perfil de comunicação PROFIBUS utiliza um subset específico dos servi ços da camada 2 (veja tabela 8). Na fase operacional. Um anel de Token é a corrente organizacional de estações ativas que forma um anel lógico baseado em seus endereços de estação.sistema puro mestre-mestre (com passagem de token) . bit de paridade e byte de check. Comunicação Broadcast significa que uma estação ativa envia uma mensagem sem confirmação a todos outras estações (mestres e escravos).. A camada 2 do PROFIBUS formata frames que asseguram a alta integridade de dados. etc. A camada 2 do PROFIBUS opera num modo denominado “sem conexão”. alcançada através do uso de telegramas especiais delimitadores de início/fim. As funções necessárias para estas comunicações são especificadas pelas funções básicas do ROFIBUSDP. Os controladores centrais (por exemplo:. Vários pontos de acesso de serviço podem ser usados simultaneamente por todas estações passivas e ativas.. assim como detecção de erros de endereçamento (por ex. via um link serial de alta velocidade. diagnóstico e Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 66 . Na fase de inicialização do sistema. A detecção de defeitos no meio de transmissão ou no receptor. conforme norma IEC 870-5-1. Além de transmissão de dados pontoa-ponto. conforme EN 50 170. Além disto. proporciona também comunicações do tipo multi-ponto (Broadcast e Multicast). Comunicação Multicast significa que uma estação ativa envia uma mensagem sem confirmação a um grupo de estações pré-determinadas (mestres e escravos).sistema puro mestre-escravo . Todos os telegramas têm Hamming Distance HD=4. O tempo de retenção do Token por um mestre depende do tempo de rotação de Token configurado. pode comunicar-se com todas estações escravas num relacionamento de comunicação de mestreescravo e com todas estações mestres num relacionamento mestre-mestre de comunicação. Além da execução destas funções cíclicas. A maior parte desta comunicação de dados com os dispositivos distribuídos é feita de uma maneira cíclica. No PROFIBUS-DP a cada função definida é associado um ponto de acesso de serviço. acionamentos (drivers). Durante este tempo. PLCs/PCs) comunicam com seus dispositivos de campo distribuídos: (I/O’s). Os serviços são acionados por camadas mais elevadas via pontos de acesso de serviço (SAP’s). o Token (direito de acesso a rede) é passado de um mestre ao próximo numa ordem especificada (endereços crescentes). o controle de acesso assegura que o Token seja passado de um mestre ao próximo em ordem crescente de endereços.Destiny). Neste anel. No momento que uma estação ativa recebe o telegrama de Token passa a executar seu papel de mestre durante um determinado período de tempo. Uma distinção é feita entre fonte (SSAP – Source) e destino dos pontos de acesso de serviço (DSAP . 3 níveis hierárquicos de mensagens de diagnósticos Sincronização de entradas e/ou saídas Designação de endereços para escravos DP via o barramento Configuração de mestre DP (DPM1) sobre o bus Máximo de 246 bytes de entrada e saída por escravo DP Funções de segurança e proteção Todas mensagens são transmitidas com Hamming distance HD=4 Watchdog timer no escravo DP Proteção de acesso para I/O dos escravos DP Monitoração da transmissão de dados com temporizador configurável pelo Mestre Tipos de dispositivos Class-2 DP master (DPM2) : programação/configuração/DP diagnóstico de dispositivos Class-1 DP master (DPM1) : controlador programável central tais como PLCs. PCs. Estas novas funções não cíclicas são definidas na diretriz PROFIBUS No. Tecnologia de transmissão RS-485 (par trançado cabo de dois fio) ou Fibra Ótica Baudrate: 9. e saídas são mantidas em estado seguro. 2. O tempo de ciclo do bus é geralmente mais curto que o tempo de ciclo do programa do PLC. PROFIBUS-DP proporciona funções poderosas de diagnóstico e configuração. válvulas. etc. drivers. como no escravo.6 kbit/sec a 12 Mbit/sec Acesso ao Bus Procedimento de passagem de token entre mestres e procedimento de mestre-escravo para escravos Possível sistemas mono-mestre ou multi-mestre Dispositivos mestre e escravo. DP slave: dispositivo com I/O binário ou analógico. A comunicação de dados é controlada por funções de monitoração tanto no mestre. que em muitas aplicações é em torno de 10 ms. FUNÇÕES BÁSICAS O controlador central (mestre) lê ciclicamente a informação de entrada dos escravos e escreve também ciclicamente a informação de saída nos escravos. A tabela 9 proporciona um resumo das funções básicas do PROFIBUS-DP. etc.manipulação de alarmes.042 e são descritos no capítulo Funções DP Estendidas. Stop: Transmissão de dados só é possível em mestre-mestre Sincronização Comandos de controle permitem sincronização de entradas e saídas Sync mode: Saídas são sincronizadas Freeze mode (modo de congelamento): Entradas são sincronizadas. máximo de 126 estações em um barramento de comunicação Comunicação Peer-to-peer (transmissão de dados de usuário) ou Multicast (comandos de controle) Transmissão de dados do usuário mestre-escravo cíclica e transmissão de dados não cíclica mestremestre Modos de Operação Operate: Transmissão cíclica de entrada e saída de dados Clear: Entradas são lidas. Além da transmissão cíclica de dados de usuário. Tabela 9: Funções básicas do PROFIBUS-DP CARACTERÍSTICAS BÁSICAS Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 67 . Funcionalidade Transmissão de dados cíclica entre mestre DP e escravo(s) DP Ativação ou desativação dinâmica de escravos individualmente Verificação da configuração do escravo DP Poderosas funções de diagnóstico. A figura 7 mostra o tempo típico de transmissão do PROFIBUS-DP em função do número de estações e da velocidade de transmissão.) que coleta informações de entrada e enviam informações de saída ao controlador . etc. Pode haver dispositivos que possuem somente informações de entrada e outros com somente informações de saída A quantidade de informação de I/O depende do tipo de dispositivo. dispositivos de configurações ou painéis de operação. O PROFIBUS-DP representa a combinação ótima destas características. FUNÇÕES DE DIAGNÓSTICO As várias funções de diagnósticos do PROFIBUS-DP permitem a rápida localização de falhas. Um máximo de 246 bytes de entrada e 246 bytes de saída são permitidos. O significativo aumento da velocidade em comparação com o PROFIBUS-FMS deve-se principalmente ao uso do serviço SRD (Envia e Recebe Dados) da camada 2 para transmissão de entrada/saída de dados num único ciclo de mensagem. As mensagens de diagnósticos são transmitidas ao barramento e coletadas no mestre. uma boa capacidade de diagnóstico e uma de transmissão de dados segura e livre de erros são também importantes para o usuário. CONFIGURAÇÃO DO SISTEMA E TIPOS DE DISPOSITIVOS O PROFIBUS DP permite sistemas mono e multi-mestre oferecendo um alto grau de flexibilidade na configuração do sistema. Dispositivos mestres típicos incluem controladores programáveis (PLCs) e PC ou sistemas VME. Cada sistema de PROFIBUS-DP pode conter três tipos de dispositivos diferentes: Classe-1 DP MASTER é um controlador central que troca informação com as estações descentralizadas (por ex. do formato das mensagens de diagnóstico e os parâmetros de barramento.: o bit 7 do módulo de saída) de uma estação. dos endereços das estações e de seus I/O’s. Um DP SLAVE é um dispositivo periférico (dispositivos de I/O. Instalação e manutenção simples. São utilizados durante o comissionamento para configuração do sistema DP e também para a manutenção e diagnóstico do barramento e/ou de seus dispositivos.: DP slaves) dentro de um ciclo de mensagem especificado. programadores. Diagnósticos de Módulo: estas mensagens indicam que existe uma falha em um I/O específico (por ex. do formato dos dados de I/O. Até 126 dispositivos (mestres ou escravos) podem ser ligados a um barramento. VELOCIDADE O PROFIBUS-DP requer aproximadamente 1 ms a 12 Mbit/sec para a transmissão de 512 bits de dados de entrada e 512 bits de dados de saída distribuídos em 32 estações. válvulas. Diagnósticos de Canal: estas mensagens indicam um erro em um bit de I/O (por ex.Somente uma alta velocidade de transferência de dados não é um critério suficiente para o sucesso de um sistema de comunicação de dados. IHM. Sua configuração consiste na definição do número de estações. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 68 . Classe-2 DP MASTER são terminais de engenharia. Estas mensagens são divididas em três níveis: Diagnósticos de Estação: estas mensagens ocupam-se com o estado operacional geral da estação (por exemplo: alta temperatura ou baixa tensão).: curto-circuito na saída 7). drivers. seu estado atual à todos os escravos DP associados através do comando denominado Multicast. COMPORTAMENTO DO SISTEMA A especificação do PROFIBUS DP inclui uma detalhada descrição do comportamento do sistema para garantir a intercambiabilidade dos dispositivos. OPERATE: neste estado. Estes mestres são subsistemas independentes. Naturalmente sistemas multimestres possuem um tempo de ciclo mais longo que sistemas Mono-Mestre. O PLC é o controlador central. Entretanto. isto é. Em configurações multi-master vários mestres são ligados a um único barramento. sua configuração real é comparada com a configuração projetada no DPM1. configuração e transferência de dados. Já a reação do sistema à um erro durante a fase de transferência de dados para o DPM1 (por ex. tais como tipo de dispositivo. Quando configurando o sistema. opcionalmente com dispositivos de configuração e diagnóstico adicionais. o DPM1 altera todas as saídas do escravo DP defeituoso para um estado seguro. A imagem de entrada e saída dos escravos de DP podem ser lidas por todo os mestres DP. nenhuma transmissão de dado entre o DPM1 e os escravos DP ocorre. O DPM1 envia ciclicamente. No outro caso. o usuário especifica a associação de um escravo DP ao DPM1 e quais escravos DP serão incluídos ou excluídos da transmissão cíclica de dados do usuário. Sistemas Mono-master possuem tempo de ciclo curtíssimo. e o usuário então deve programar a reação do sistema. o DPM1 lê a informação de entrada dos escravos DP e retém as saídas no estado de segurança. através do software aplicativo. número de entradas e saídas. sendo os DPescravos distribuídos conectados à ele via o barramento. Somente se corresponderem é que o Escravo-DP passará para a fase de transmissão de dados.DP. Durante as fases de configuração e parametrização de um Escravo. devem Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 69 . todos os parâmetros de configuração. Numa comunicação cíclica de dados. TRANSMISSÃO CÍCLICA DE DADOS ENTRE O DPM1 E OS ESCRAVOS DP A transmissão de dados entre o DPM1 e os escravos DP associados a ele é executado automaticamente pelo DPM1 em uma ordem definida. cada um consistindo em um mestre DPM1 e seus respectivos escravos DP.: falha de um escravo DP) é determinado pelo parâmetro de configuração auto-clear. o DPM1 está na fase de transferência de dados. O DPM1 muda então para o estado CLEAR. que repete-se.:o DPM1 designado durante configuração) poderá escrever em uma saída. Assim. em um intervalo de tempo determinado e configurável.Em sistemas mono-master somente um mestre é ativo no barramento durante a fase de operação da rede. e as saídas são escritas nos escravos DP. Se este parâmetro está ativo (=1). assim que tenha detectado que este escravo não está respondendo suas requisições. por exemplo. O comportamento de sistema é determinado principalmente pelo estado de operação do DPM1. DPM1 pode ser controlado localmente ou via o bus pelo dispositivo de configuração. as entradas dos escravos DP são lidas. CLEAR: neste estado. formato e comprimento de dados. o DPM1 permanece no estado OPERATE mesmo quando uma falha ocorre. Há três estados principais: STOP: neste estado. A figura10 mostra a configuração de um sistema mono-master. etc. A transmissão de dados entre o DPM1 e os escravos DP é dividida em três fases: parametrização. somente um único mestre DP (por ex. se este parâmetro não está ativo (=0). o escravo automaticamente muda suas saídas para o estado de segurança (fail-safe). MECANISMOS DE PROTEÇÃO A segurança e confiabilidade se faz necessário para proporcionar ao PROFIBUS-DP funções eficientes de proteção contra erros de parametrização ou erros do equipamento de transmissão. Este temporizador expira quando a correta transmissão de dados não ocorre dentro do intervalo de monitoração. Se a reação automática de erro (Auto_Clear = True) estiver habilitada. O modo de Sync é concluído com o comando de unsync. Se nenhuma comunicação com o mestre ocorre dentro do intervalo de controle de watchdog. FUNÇÕES ESTENDIDAS DO PROFIBUS DP As funções estendidas do PROFIBUS-DP torna-o possível transmitir funções acíclicas de leitura e escrita. MODO SYNC E FREEZE Além da transferência de dados com as estações associadas. sem direito de acesso. Estes testes proporcionam ao usuário uma proteção confiável contra erros de parametrização. Os dados armazenados de saída não são enviados às saídas até que o próximo comando de sync seja recebido. Os dados de entrada não são atualizados novamente até que o mestre envie o próximo comando de freeze. altera as saídas de todos escravos endereçado para o estado de segurança (fail-safe) e muda o seu estado para CLEAR. Isto assegura que o direito de acesso só pode ser executado pelo mestre autorizado. No Escravo-DP O escravo usa o controle de watchdog para detectar falhas do mestre ou na linha de transmissão. Os escravos iniciam o modo sincronizado (sync) quando recebem um comando sync de seu mestre. que é executada automaticamente pelo DPM1. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 70 . Neste modo de operação os estados das entradas são congelados com o valor atual. a utilização de um Terminal de Engenharia (DPM2) para a otimização dos parâmetros de um dispositivo (escravo) ou para se obter o valor do status de um dispositivo. No Mestre-DP: O DPM1 monitora a transmissão de dados dos escravos com o Data_Control_Timer. De modo semelhante. O usuário é informado quando isto acontece. Para todos outros mestres. o comando de controle de congelamento (freeze) força os escravos endereçados a assumirem o modo freeze. executada automaticamente pelo DPM1. Assim. as saídas de todos escravos endereçados são congeladas em seus estados atuais. mas os estados de saída (física) do escravo permanecem inalterados. Eles possibilitam o uso dos modos sync e freeze para a sincronização de eventos nos escravos de DP. os escravos oferecem uma imagem de suas entradas e saídas que podem ser lidas de qualquer mestre. o mestre pode enviar também comandos de controle a um único escravo. O modo freeze é concluído com o comando de unfreeze. Adicionalmente. Além da transmissão de dados. independente da comunicação cíclica de dados. Um temporizador de controle independente para cada escravo. Para se obter isto. uma nova parametrização pode ser enviada à um Escravo-DP sempre que necessário. um mecanismo de monitoração de tempo está implementado tanto no mestre DP quanto nos escravos DP. O intervalo de tempo é especificado durante configuração.corresponder à configuração real. Durante as transmissões de dados subsequentes os dados de saída são armazenados nos escravos. por exemplo. o DPM1 sai do estado OPERATE. Isto permite. proteção de acesso é requerida para as entradas e saídas dos escravos DP que operam em sistemas multi-mestres. bem como alarmes entre mestre e escravos. para um grupo de escravos ou todos escravos simultaneamente. sem perturbar a operação do sistema. Estes comandos são transmitidos como comandos Multicast. As extensões do PROFIBUS-DP são especificadas na diretriz técnica de PROFIBUS No. O mestre requer algum tempo adicional para executar os serviços de comunicação acíclico. 2. Dispositivos compactos são tratados como uma unidade de módulo virtual. chamados de módulos. sempre em uma mesma posição no telegrama de dados do usuário. onde cada módulo tem um número constante de bytes de entrada e/ou saída que são transmitidos. porém compatíveis com as funções básicas do PROFIBUS-DP. o PROFIBUS-DP atende os requisitos de dispositivos complexos que freqüentemente têm que ser parametrizados durante a operação da rede. ENDEREÇAMENTO COM SLOT E INDEX Ao se endereçar os dados no PROFIBUS supõe-se que os escravos estejam montados como um bloco físico. as funções estendidas do PROFIBUS-DP são principalmente utilizadas na operação online dos dispositivos de campo em PROFIBUS-PA através de Terminais de Engenharia.Com estas funções estendidas. ou que possam ser estruturados internamente em unidades de função lógicas. TRANSMISSÃO ACÍCLICA DE DADOS ENTRE UM DPM1 E OS ESCRAVOS As seguintes funções são disponíveis para comunicação acíclica de dados entre um mestre (DPM1) e os escravos. Dispositivos existentes que não necessitam ou não queiram utilizar estas novas funções continuam a ser utilizados.082. que também é verificada pelo DPM1 quando o sistema inicializa. O procedimento de endereçamento é baseado em identificadores que caracterizam o tipo do módulo. saída ou uma combinação de ambos. Usando a especificação de comprimento na requisição de leitura e escrita. Todo identificadores juntos resultam na configuração do escravo. o escravo responde a leitura ou escrita positivamente. é também possível ler ou escrever partes de um bloco de dados. Os serviços acíclicos também são baseados neste modelo. Todos blocos de dados habilitados para acessos e leitura e escrita também são considerados pertencentes aos módulos. Iniciando com 1. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 71 . os módulos são numerados consecutivamente em ordem crescente. Este modelo também é usado nas funções básicas do PROFIBUS-DP para transmissão cíclica de dados. Se o acesso não for bem sucedido. Estes blocos podem ser endereçados por um número de slot (ranhura) e ïndex (índice). Hoje em dia. o escravo dá uma resposta negativa com a qual é possível identificar o erro ou problema. A transmissão dos dados acíclicos é executada com uma baixa prioridade. o número de slot é designado aos módulos. Para permitir isto. Cada bloco de dados pode ter um tamanho de até 244 bytes. paralelamente a transferência cíclica de dados. ver Fig. Estas funções são opcionais. tal como entrada. O número de slot endereça o módulo. e o index endereça o bloco de dados pertencente à um módulo. Se acesso aos blocos de dados for bem sucedido. O slot número 0 é atribuído ao próprio dispositivo. 12. Com dispositivos modulares. a ferramenta de parametrização normalmente aumenta o tempo de circulação do token o suficiente para dar ao mestre a chance de executar não somente as comunicações cíclica de dados mas também tarefas acíclicas. já que estas funções são complementares às funções básica existentes. mais importante que um sistema com tempos de reação rápida é um sistema com uma diversidade grande de funções disponíveis. o mestre pode escrever dados aciclicamente em um escravo e se necessário. MSAC2_Read: o mestre lê um bloco de dados de um escravo. nesta requisição os dados necessários são endereçados usando número de slot e index. portanto. TRANSMISSÃO ACÍCLICA DE DADOS ENTRE UM DPM2 E ESCRAVOS As seguintes funções são disponíveis para comunicação acíclica de dados entre um Terminal de Engenharia (DPM2) e escravos. MSAC1_Status: transmissão de uma mensagem de estado do escravo para o mestre. PERFIL DE COMUNICAÇÃO FMS O perfil de comunicação FMS foi projetado para a comunicação no nível de células. A próxima requisição do mestre é então respondida com uma resposta MSAC2_Read. MSAC1_Alarm: transmissão de um alarme do escravo para o mestre.LLI: Lower Layer Interface O modelo de comunicação PROFIBUS FMS possibilita que aplicações distribuídas sejam unificadas em um processo comum através do uso de relacionamentos de comunicação. A confirmação de um alarme é explicitamente reconhecida pelo mestre. é que o escravo capaz de enviar uma nova mensagem de alarme. A transmissão de dados é monitorada por tempo. que um alarme nunca pode ser sobrescrito. O escravo responde aos telegramas do mestre com um breve reconhecimento sem dados. MSAC2_Write: o mestre escreve um bloco de dados de um escravo. Se o monitor de conexão detecta uma falha. Neste nível. MSAC1_Alarm_Acknowledge: o mestre envia um mensagem de reconhecimento para o escravo que enviou um alarme. com a ajuda do serviço MSAC2_Read. O mestre então envia telegramas regulares para coletar os dados solicitados dos escravos. Esta conexão é estabelecida pelo DPM1. Esta função só pode ser usada por um mestre que tem também parametrizado e configurado o escravo em questão. MSAC1_Write: o mestre escreve um bloco de dados de um escravo. MSAC2_Data_Transport: com este serviço. a conexão está liberada para os serviços: MSAC2_Write. É possível para um mestre manter várias conexões ativas ao mesmo tempo. O intervalo de monitoração é especificado com o serviço DDLM_Initiate quando a conexão é estabelecida.MSAC1_Read: o mestre lê um bloco de dados de um escravo. com a qual os dados são transmitidos ao mestre. ela é desconectada pelo mestre através do serviço MSAC2_Abort. Nesta área de aplicação. São reservados para as conexões MSAC2_C2 os pontos de acesso 40 a 48 nos escravos e 50 no DPM2.FMS: Fieldbus Message Specification e . o escravo tem a oportunidade de produzir os dados solicitados. MSAC2_Initiate e MSAC_Abort: estabelece e encerra uma conexão para comunicação de dados acíclicos entre um DPM2 e um escravo. Isto significa. Após isto. A camada de aplicação (7) do FMS é composta das seguintes partes: . automaticamente a conexão é desfeita tanto no mestre quanto no escravo. podem ser sobrescritas. também ler dados de um escravo no mesmo ciclo de serviço. até ele ter processado os dados. Após esta requisição ser recebida. A conexão poderá ser estabelecida novamente ou utilizada por um outro parceiro. A parte da aplicação situada no Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 72 . Os dados são transferidos através de uma conexão. A transmissão de dados acíclica é efetuada numa seqüência predefinida. que será descrita à seguir. Somente após o reconhecimento ter sido recebido. Primeiro o mestre envia uma requisição MSAC2_Read para o escravo. Não haverá mensagem de reconhecimento do envio. As mensagens de estado. Quando uma conexão não é mais necessária. A conexão é denominada MSAC_2 e é estabelecida antes do início da comunicação de dados acíclica pelo DPM2 através do serviço MSAC2_Initiate. O significado dos dados é específico da aplicação e definido nos perfis. MSAC2_Read e MSAC2_Data_Transport. controladores programáveis (CLP’s ou PC’s) comunicam-se uns com outros. O número de conexões que pode ser mantida ativa ao mesmo tempo é limitada pelos recursos disponíveis nos escravos e varia em função do tipo de dispositivo. somente leitura) FMS SERVICES Os serviços FMS são um subset dos serviços MMS ((MMS = Manufacturing Message Specification.matriz (array): série de simples variáveis do mesmo tipo .evento (event message) Objetos de comunicação dinâmica são registrados na seção dinâmica do dicionário de objetos. estrutura e tipo de dados. número de unidades. A figura 13 mostra a relação entre um dispositivo real e virtual.registro (record): série de variáveis simples de diferentes tipos . As variáveis “valor desejado” (setpoint) e “receita” (recipe) não estão disponíveis neste caso. São configurados um única vez e não podem ser modificados durante a operação. A figura 14 provê uma visão geral dos serviços PROFIBUS disponíveis. Estes podem ser modificados durante a operação. ISSO 9506). taxa de falhas e paradas) são parte do dispositivo de campo virtual e podem ser acessadas via uma relação de comunicação. que foram otimizados para aplicações de barramentos e que foram então estendidos por funções para a administração dos objetos de comunicação e gerenciamento de redes. ou os serviços de acesso é que podem ser restringidos (por ex. . Podem ser transmitidos em alta ou baixa prioridade. Endereçamento lógico é o método preferido de endereçamento de objetos. Os serviços FMS estão divididos nos seguintes grupos: • Serviços gerenciamento do contexto para estabelecer ou encerrar conexões lógicas Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 73 . Serviços não confirmados podem também ser utilizados em relações de comunicação sem conexão (broadcats e multicast). Cada objeto possui um único índice. Objetos de comunicação estática são registradas no dicionário de objetos estáticos. A execução do serviço é mostrada na figura 15. O acesso é realizado com um endereço curto (índice) que é um número inteiro sem sinal.dispositivo de campo que pode ser acessada via comunicação é denominada de dispositivo virtual de campo (VFD – virtual field device). Neste exemplo somente determinadas variáveis (isto é. assim como a associação entre os endereços internos do dispositivo do objeto de comunicação e sua denominação no barramento (índice/nome). Objetos de comunicação podem também ser protegidos do acesso não autorizado através da proteção de acesso. Opcionalmente pode-se endereçar os objetos pelo nome. Serviços confirmados podem somente ser utilizadas para relação de comunicação orientada à conexão. FMS reconhece cinco tipos de objetos de comunicação.variáveis simples .domínio (domain) . Todos os objetos de comunicação de um dispositivo FMS são registrado em um dicionário de objetos (OD). O dicionário contém descrição. o CRL é configurável pelo usuário. Todas as associações de um dispositivo FMS são registrados no CRL. Após tenha sido estabelecida com sucesso. O CRL contém a associação entre o CREF e a camada 2 bem como o endereço LLI. • Serviços VFD Support utilizados para identificação e status. o tamanho dos telegramas. O usuário comunica-se com outros processos através de canal lógico denominado de associação de comunicação. o CRL também especifica qual serviços DMS serão suportados. Tarefas incluem controle de fluxo e monitoração da conexão. ela pode ser desconectada através do serviço Abort. • Serviços de gerenciamento de eventos utilizados para transmitir mensagens de alarme. um serviço FMS não confirmado é simultaneamente enviados para um predefinido grupo de estações. ponto de acesso do serviço da camada 2 e LLI. transmissão e demandas dos parceiros de comunicação) Associações de comunicação orientada à conexão representam uma conexão lógica ponto-a-ponto entre dois processos de aplicação. O LLI possibilita a monitoração controlada por tempo para associações de comunicação orientados à conexão. monitoração. Lower Layer Interface (LLI). Em associações de comunicação broadcast. No caso de dispositivos complexos. • Serviços gerenciamento de chamada de programas utilizados para controle de programas. EM dispositivos simples. a conexão é protegida contra acesso não autorizado e fica disponível para a transmissão de dados. A conexão deve primeiro ser estabelecida com um serviço Initiate antes que possa ser utilizado para transmissão de dados. Estas mensagens são enviadas como transmissões mutlicast ou broadcast. Podem ser enviados espontaneamente quando requisitado por um dispositivo como transmissão multicast ou brioadcast. matrizes ou lista de variáveis. O LLI provê vários tipos de associação de comunicação para a execução do FMS e serviços de gerenciamento. a referência de comunicação (CREF). Do ponto de vista do barramento. • Serviços de gerenciamento do domínio utilizados para transmitir grande quantidades de memória. Quando a conexão não é mais necessária. Adicionalmente. para cada CREF Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 74 .• Serviços de acesso à variáveis utilizados para acessar variáveis. As associações de comunicação tem diferentes capacidades de conexão isto é. Nas conexões definidas o parceiro da comunicação é especificado durante a configuração. Os dados devem ser divididos em segmentos pelo usuário. etc. O mapeamento das camadas 7 a 2 é gerenciada pela LLI. a lista é definida pelo fabricante. uma CREF é definida pelo endereço da estação. Em conexões abertas o parceiro da comunicação não especificado até a fase de estabelecimento da conexão. um serviço FMS não confirmado é simultaneamente enviado para todas as outras estações. Cada associação de comunicação é endereçado por uma designação abreviada. • Serviços de gerenciamento OD utilizados para acessos de leitura e escrita ao dicionário de objetos. Em relacionamentos de comunicação multicast. registros. Associações de comunicação sem conexão possibilitam a um dispositivo se comunicar simultaneamente com diversas estações utilizando serviços não confirmados. Os atributos da conexão “aberta” e “definida” são outra importante característica de uma associação de comunicação orientada à conexão. O perfil PROFIBUS-PA foi desenvolvido em cooperação conjunta com os usuários da indústria de processos (NAMUR) e possui os seguintes requisitos especiais para trabalho nestas áreas de aplicação: . O perfil PA define os parâmetros dos dispositivos e o comportamento de dispositivos típicos.042 da Associação PROFIBUS. A descrição das funções e o comportamento dos dispositivos está baseado no internacionalmente reconhecido modelo de Blocos Funcionais (Function Block Model). contadores estáticos e parâmetros das camadas 1 /2. até mesmo em áreas perigosas.GERENCIAMENTO DE REDE Além dos serviços FMS.inserção e remoção de estações (dispositivos). O PROFIBUS também permite medir e controlar em malha fechada processos industriais através de um único par de cabos. tais como: transmissores de variáveis. Gerenciamento de Contexto pode ser utilizado para estabelecer e desconectar um conexão FMA7. RS-485 ou fibra ótica podem ser usadas. Uma conexão de gerenciamento padrão deve ser registrada com CREF=1 no CRL para cada dispositivo que suporte serviços FMA7 como um responder PERFIL DE APLICAÇÃO (APPLICATION PROFILE) Os perfis de aplicação PROFIBUS descrevem o uso dos perfis físico e de comunicação para uma determinada aplicação (automação de processo. além de efetuar manutenção e conexão/desconexão de dispositivos durante a operação. independente do fabricante.perfil de aplicação padronizado para automação e controle de processo e intercambiabilidade de dispositivos de campo entre diferentes fabricantes . As funções FMA7 são opcionais e permitem uma configuração central. Podem ser iniciadas remota ou localmente. mesmo em áreas intrinsecamente seguras. etc. a intercambiabilidade do dispositivo e a total independência do fabricante. sem influenciar outras estações . Pode também ser usada para identificação e registro das estações do barramento. Gerenciamento da Configuração pode ser usada para acessar CRL’s.alimentação dos dispositivos tipo transmissores. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 75 . posicionadores. automação predial) ou para um certo tipo de dispositivo (encoders. AUTOMAÇÃO DE PROCESSO (PA) O uso do PROFIBUS em dispositivos e aplicações típicas de automação e controle de processos é definido por perfil PA. conforme o padrão IEC 61158-2. facilitando assim. O perfil pode ser obtido no documento número 3. Gerenciamento de Falha pode ser usada para indicas falhas/eventos e para reiniciar os dispositivos. variáveis. tornam o PROFIBUS um conveniente substituto para transmissão analógica com 4 a 20 mA ou HART. Ele é baseado no perfil de comunicação DP e dependendo do campo de aplicação. executada via o próprio barramento. drivers). Um acesso uniforme para os dispositivos de configuração é obtido através da especificação da conexão de gerenciamento padrão. As definições e opções do perfil de aplicação PA. os meios de comunicação: IEC 61158-2. funções de gerenciamento de rede (Fieldbus MAnagement Layer 7 = FMA7) estão isponíveis. operação. ao invés do valor real da medição. mostra as diferenças entre as ligações de um sistema convencional (4 a 20 mA) e um sistema baseado em PROFIBUS. ao utilizar PROFIBUS todos os isoladores e barreiras podem ser eliminados. mas também nos módulos de E/S do DCS.Através da simulação pode-se definir um valor fictício usando uma ferramenta de engenharia. Os dispositivos de campo em áreas classificadas são conectados via PROFIBUS utilizando a tecnologia IEC 61158-2. através de um único par de fios. A figura 18 mostra o princípio de um transmissor. que é então transmitido do transmissor para o sistema de controle. onde o PROFIBUS utiliza RS-485. permitindo a transmissão de dados em conjunto com a alimentação do dispositivo. o acoplador ou link de segmento realiza esta função em comum para muitos dispositivos em uma rede PROFIBUS. onde um fio individual é usado para cada sinal a ser ligado do ponto de medição ao módulo de E/S do sistema digital de controle (DCS). A figura 17. Por outro lado. Isto economiza não somente na ligação. Baseado no fato de que vários dispositivos podem ser alimentados em conjunto de uma única fonte de alimentação. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 76 . Para auxiliar no comissionamento é possível ainda a simulação de valores no próprio transmissor.. tais como: tipo de dados e unidades de medida do valor transmitido. com o PROFIBUS os dados de vários dispositivos são transmitidos através de um único cabo. Diferente da fiação convencional. Isto assegura que um valor de medição e seu estado estão sempre atualizados e disponibilizados no sistema de controle (DPM1). Enquanto uma alimentação separada (em caso de instalação à prova de explosão) para cada sinal na ligação convencional é necessária. comissionamento e manutenção. ASPECTOS DA APLICAÇÃO Além de definições relevantes sobre comunicação. manutenção e diagnóstico são transmitidos pelos Terminais de Engenharia (DPM2) com as funções DP acíclicas de baixa prioridade via conexão C2. facilitando a simulação de estados críticos de uma planta industrial e auxiliando o pessoal de comissionamento em um processo passo-a-passo. cablagem. As especificações para a unidade de medida e o significado dos parâmetros do dispositivo. o perfil PA também contém definições sobre a aplicação. O comportamento do dispositivo é descrito por variáveis padronizadas com as quais as propriedades dos transmissores são descritas em detalhes. descrito no bloco de função Saída Analógica (Analog Input). assim como o significado da palvra de status que acompanha o valor medido. tais como limites baixo e alto do range de medição são independentes do fabricante.possibilidade de uso em áreas potencialmente explosivas com proteções do tipo intrínseca (Eex ia/ib) ou encapsulada (Eex d) ASPECTOS DA COMUNICAÇÃO O uso do PROFIBUS em automação e controle de processo pode alcançar uma economia de até 40% em planejamento. A interface da área não-classificada. Os valores e o estado dos dispositivos de campo PA são transmitidos ciclicamente com alta prioridade entre um DCS (DPM1) e os transmissores usando as rápidas funções básicas do DP. os parâmetros do dispositivo para visualização. além de oferecer um aumento significante na funcionalidade e segurança do sistema. é realizada por um acoplador ou um link . de 9 (Eex ia/ib) até 32 (não Ex) transmissores podem ser conectados em um acoplador/link de segmento. Dependendo dos requisitos da área classificada e do consumo de energia dos dispositivos. Uma aplicação é composta de vários blocos de função. Bloco de Saída Analógica (“Analog Output Block”) – AO: fornece o valor de saída analógica especificada pelo sistema de controle. Bloco de Entrada Digital (“Digital Input Block”) – DI: fornece ao sistema de controle o valor da entrada digital. taiscomo entrada analógica ou saída analógica. Os parâmetros de entrada e saída dos blocos de função podem ser conectados via barramento eligado as aplicações de controle de processo. Bloco de Saída Digital (“Digital Output Block”) – DO: fornece a saída digital com o valor especificado pelo sistema de controle.0). O atual perfil do PROFIBUS PA (versão 3. Além dos blocos de função de aplicação específica.Nível. Bloco Transdutor (Transducer Block): contém dados específicos do dispositivo. tipo parâmetros de correção. Temperatura e vazão .Pressão e Pressão diferencial . Bloco de Entrada Analógica (“Analog Input Block”) – AI: fornece o valor medido pelo sensor. usando o internacionalmente reconhecido modelo de blocos funcionais que descrevemparâmetros e funções do dispositivo.Válvulas e posicionadores . Bloco Físico (Physical Block): contém informações gerais do dispositivo. fabricante. define a folha de dados do dispositivo para os tipos mais comuns de transmissores: . Os blocos de função representam diferentes funções do usuário.versão e número de série do dispositivo. Os blocos de função são integrados nos dispositivos de campo pelo fabricante do dispositivo e podem ser acessados via comunicação. tais como: nome. assim como pelo Terminal de Engenharia. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 77 .Analisadores BLOCOS DE FUNÇÃO (FUNCTION BLOCKS) PA O perfil PA suporta a intercambiabilidade e a interoperabilidade de dispositivos de campo PA de diferentesfabricantes.O perfil PA consiste de uma folha de dados genérica contendo as definições aplicáveis para todos tipos de dispositivos e uma folha de dados do dispositivo contendo informações específicas para o determinado dispositivo. com estado (“status”) e escala (“scaling”). dois blocosde função são disponíveis para características específicas do dispositivo (Physical Block e TransducerBlock). O perfil é adequado tanto para a descrição de dispositivos com somente uma variável de medida (single variable) quanto para dispositivos multifuncionais com várias variáveis de medida (multivariable). seqüência incorreta. pode ser também utilizado em áreas especiais onde até agora quase todos dispositivos são conectados convencionalmente. mas também o grande campo de aplicação nas indústrias de manufatura e processo. dados de processo corrompidos e endereçamento errado) e define mecanismos de segurança adicionais estendendo os limites padrão de detecção e de eliminação de erros no protocolo de acesso ao barramento do PROFIBUS.APLICAÇÕES “FAILSAFE” O perfil PROFISafe (No. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 78 . foi possível alcançar a desejada classe de probabilidade de falhas até SIL3 ou AK6. ou categoria 4. Ele leva em conta todos possíveis erros conhecidos que podem ocorrer durante uma comunicação serial (repetição. PROFISafe é baseado no perfil de comunicação do DP e pode ser operado com RS-485. inserção. que não requer nenhum cabo adicional. tal como numeração consecutiva. lâmpadas) são conectados a um Controlador Programável via PROFIBUS.092) define como dispositivos de Falha Segura (botões para parada de emergência. atrasos. identificação fonte-alvo e controle CRC. Por meio de uma inteligente seleção e combinação das medidas disponíveis. Durante o desenvolvimento do conceito para transmissão segura de dados via PROFIBUS. Um fator relevante são os relatórios positivos que o perfil PROFISafe recebeu dos institutos TÜV e BIA. o foco não foi somente a redução do gasto com fiação. Para os fabricantes de dispositivos Failsafe. assim como o patenteado SIL Monitor. Como resultado. monitoração de tempo com reconhecimento. Isto significa que as vantagens de um padrão de comunicação industrial aberto tipo PROFIBUS. Ordem 3. O PROFISafe é uma solução de software de canal simples. perda. dispositivos com perfil PROFISafe podem operar sem restrições e em harmonia com dispositivos padrão utilizando o mesmo meio físico. há um software especial que implementa todas definições do perfil PROFISafe. fibra ótica ou IEC 61158-2. Interface Homem Máquina (3. manipulação de alarme e diagnósticos.: número de I/O’s. de Ordem 3. além de especificar as funções básicas do acionamento. alguns outros perfis são definidos para os seguintes tipos de dispositivos: Controladores NC/RC (3. ele define como controlar. deixando liberdade para aplicações específicas e futuros desenvolvimentos.011) é dedicado a um ramo específico e serve como base para muitas solicitações públicas em automação predial. manipular alarme e arquivamento de sistemas de automação predial. onde estas informações são armazenadas.052): Este perfil descreve como robôs de manipulação e montagem são controlados. O perfil usa as funções estendidas DP para comunicação.082): Este perfil para Interfaces Homem Máquina (IHM) especifica a conexão destes dispositivos via DP com os componentes de um nível superior no sistema de automação. ex. operação. funções de diagnósticos) ou de parametrização da comunicação. monitorar. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 79 .062): Este perfil descreve a conexão do DP de encoders de rotação. Estes parâmetros variam individualmente para cada tipo de dispositivo e de fabricante e são normalmente documentados nos manuais técnicos. O perfil contém especificações para controle de velocidade e modos de posicionamento. Duas classes de dispositivos definem funções básicas e adicionais tais como escalonamento. Acionamentos de Velocidade Variável (Drives) (3. tipo Plug and Play. PERFIS DE APLICAÇÃO PARA TIPOS DE DISPOSITIVOS ESPECIAIS Baseado no perfil de comunicação DP. tais como taxa de transmissão e tempo de monitoração. Cartas de fluxo mostram o movimento e controle de programa dos robôs do ponto de vista do sistema de mais alto nível da automação. regular. Baseado no Perfil de Comunicação FMS. definiu-se um Arquivo de Dados Eletrônicos do Dispositivo (Arquivo GSD). angulares e lineares com volta única e resolução multi-volta. Isto habilita a intercambiabilidade de acionamentos de diferentes fabricantes.AUTOMAÇÃO PREDIAL Este perfil (No. Encoders (3. a fim de tornar o PROFIBUS um sistema configurável facilmente. Apesar disto.072): Este perfil especifica como os acionamentos são parametrizados e como setpoints e valores instantâneos são transmitidos. DESENVOLVIMENTO DE DISPOSITIVOS Dispositivos PROFIBUS possuem diferentes características de funcionalidade (p. é possível configurar mesmo uma rede PROFIBUS complexa. utilizando qualquer ferramenta de configuração. 2122: Comunicação DP . contudo. revisão atual de hardware e software.profibus. ARQUIVOS “GSD” As características de comunicação de um dispositivo PROFIBUS são definidas na forma de uma folha de dados eletrônica do dispositivo (“GSD”). Os arquivos GSD são preparados pelo fabricante para cada tipo de dispositivo e oferecido ao usuário na forma de um arquivo. com os mais diversos dispositivos de diferentes fabricantes. podendo ser carregado durante a configuração. Os arquivos GSD fornecem uma descrição clara e precisa das características de um dispositivo em um formato padronizado. arquivos do tipo bitmap com o símbolo dos dispositivos podem ser integrado. de uma maneira simples. Os arquivos GSD ampliam a característica de rede aberta.No. Na homepage do Associação PROFIBUS está disponível para download um Editor de GSD. O arquivo GSD é dividido em três seções: Especificações gerais Esta seção contém informações sobre o fabricante e nome do dispositivo. ou opções de upload e download.org IDENT NUMBER Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 80 . Especificações relacionadas ao Escravo Esta seção contém toda especificação relacionada ao escravo. tais como: o número de máximo de escravos que podem ser conectados. Nas seções individuais. Seu formato padronizado torna possível a utilização automática das suas informações no momento da configuração do sistema.: Vendor_Name) e parâmetros opcionais (por ex. A definição dos grupos de parâmetros permite a seleção de opções.: Sync_Mode_supported).Existem as mais diversas ferramentas de configuração para a rede PROFIBUS. baseado nestes arquivos GSD. O formato do arquivos GSD contém listas (tal como velocidade de comunicação suportada pelo dispositivo) assim como espaços para descrever os tipos de módulos disponíveis em um dispositivo modular. especificação de informações e textos de diagnósticos nos módulos disponíveis. Além disso. taxas de transmissão suportadas e possibilidades para a definição do intervalo de tempo para monitoração Especificações relacionadas ao Mestre Esta seção contém todos parâmetros relacionados ao mestre. 2102: Comunicação FMS A Associação PROFIBUS mantém uma biblioteca abrangente de arquivos GSD da maioria dos dispositivos PROFIBUS disponíveis no mercado. rápida e intuitiva. a fim de auxiliar fabricantes que estejam desenvolvendo dispositivos PROFIBUS. A especificação dos arquivos GSD e seu formato podem ser encontrados nos Manuais: . Um distinção é feita entre parâmetros obrigatórios (por ex. acessíveis sem custo: http://www. tornando a integração de dispositivos de diversos fabricantes em um sistema PROFIBUS simples e amigável. tais como: número e tipo de canais de I/O.No. Os arquivos GSD devem ser fornecidos pelo fabricante dos dispositivos. os parâmetros são separados por palavras chave. Esta seção não existe para dispositivos escravo. A organização se responsabiliza também pela administração dos número de identificação (ID). Isto oferece um alto grau de segurança contra erros de configuração. Os arquivos GSD. Neste conceito. CONCEITO FDT (FIELDBUS DEVICE TOOL) Dentro dos trabalhos em desenvolvimento. operação e diagnóstico de um grande sistema no futuro. o comitê técnico de “Automação de Processo” da Organização PROFIBUS está atualmente trabalhando no conceito de uma ferramenta de engenharia de sistemas. os quais já existem hoje. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 81 . são componentes do DTM. 2152 do PROFIBUS. e as descrições de dispositivos EDD. O número de identificação 9760(h) é reservado para dispositivos de campo PA com vários e diferentes tipos de blocos de função (dispositivos multivariáveis).0 ou superior. todos parâmetros e opções de um dispositivo de campo são fornecidos pelo fabricante do dispositivo na forma de um DTM (Device Type Manager). O mestre compara o número de identificação dos dispositivos conectados com o número de identificação especificado e gravado pela ferramenta de configuração do sistema. veja o documento No. Fabricantes de dispositivos devem solicitar a Organização de Usuários PROFIBUS um número de identificação para cada tipo de dispositivo. que pode ser usada por todos os dispositivos que atendam exatamente as definições do perfil PA versão 3.Todos os escravos e mestres classe tipo-1 devem possuir um número de identificação (ID). oferecendo uma base independente para acessar todas características de comunicação e aplicação de um dispositivo na configuração. os arquivos EDD descrevem as variáveis e a função de um dispositivo e por outro contém elementos para operação e visualização. A seleção do número de identificação a ser usado pelo dispositivo deve ser feita de acordo com o tipo e número de blocos de função disponível. Os arquivos EDD são lidos pelas ferramentas de configuração simplificando assim o comissionamento e a manutenção do sistema PROFIBUS. A transferência de dados do usuário não é inicializada até que os corretos tipos de dispositivos com as corretas estações tenham sido conectados no barramento. DESCRIÇÃO ELETRÔNICA DO DISPOSITIVO (EDD) A descrição eletrônica do dispositivo (EDD) traça as propriedades de um dispositivo PROFIBUS. A definição destes ID’s gerais aumentam a intercambiabilidade dos dispositivos PA. Uma faixa especial de números de identificação foi reservado para dispositivos PROFIBUS PA: 9700(h) – 977F(h). Para uma completa especificação dos arquivos EDD. A Ferramentas de Dispositivos de Campo (FDT) opera baseada na tecnologia Microsoft COM/DCOM. A linguagem pode ser usada universalmente e permite descrições independente do fabricante tanto para dispositivos simples (sensores e atuadores) quanto para sistemas complexos. A descrição eletrônica do dispositivo (EDD) é fornecida pelo fabricante do dispositivo em formato eletrônico para cada dispositivo. Por um lado. • Pela chave 8. usando interruptores 1-7. o ET 200S pode ser trocado entre estar de stand-alone e Slave de DP modo (ON: modo Stand-alone. • Como o hardware no projeto de Profibus será configurado. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 82 . • Como o projeto inteiro será comissionado. • Possa identificar e eliminar as faltas freqüentemente acontecendo durante comissionamento. OFF: modo Slave DP). • Possa comissionar um sistema de Profibus com Master e um Slave inteligente. Caso o aluno deseje pode integrar a rede AS-interface neste projeto.Rede Profibus no Simatic S7: Objetivo • Esteja familiarizado com os fundamentos de troca de dados em um sistema de fieldbus. os alunos serão guiados passo por passo. O seguinte é descrito em detalhes: • Como o sistema de Profibus é ser ampliado fisicamente. Implementação O processo de um controle escolhido pelo aluno que será controlado com ajuda de uma conexão de Profibus-DP e um escravo inteligente (ET200S). Passos para ser executado no projeto • • • • • • • Configure o sistema de Profibus-DP Crie um projeto de Profibus-DP no software de controle Defina a configuração de hardware para a CPU 313C-2DP no projeto Defina a configuração de hardware para o ET 200S no projeto Configure a rede Crie o programa de usuário e mesa de símbolos para a CPU 313C-2DP. Comissione o sistema Configuração de Hardware Fixe a chave do DIP no ET 200S • Set o Profibus se dirigem (neste caso endereço 3). • Como a conexão de Profibus-DP será estabelecida e será configurada. Neste projeto. 3 Q7.0 – I3.0 – Q6.7 3 I1.0 – I125.0 – Q125. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 83 .3 I3.3 Estabeleça a conexão de Profibus entre a CPU 313C-2DP e o ET 200S.0 – I2.7 Q124.0 – I1.Endereços dos Dispositivos CPU 313C-2DP Endereço Profibus Entradas Locais Saídas Locais ET 200S Endereço Profibus Entrada Saída 2 I124.3 Q4.0 – Q4.3 Q6.0 – Q7.3 I2. CONFIGURANDO A REDE PROFIBUS NO SOFTWARE STEP 7 Iniciando o STEP 7 Menu : Iniciar > Programas > Simatic > SIMATIC Manager Caso abra a tela “Wizard”. desabilite a opção “Display Wizard on starting the SIMATIC Manager” e clique em “Cancel” – Isso fará a com que a tela “Wizard” não abra mais na iniciação do SET 7. Criando um projeto: File > New Projetc Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 84 . Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 85 . Clique em “Ok”.Com a tela “New project” visualizada: No espaço correspondente a “Name” digite o nome do projeto. Com a tela do SIMATIC Manager aberta: Insira a rede profibus (menu: Insert > Subnet > Profibus) Inicio da Configuração do Master da Rede Profibus. caso contrário o projeto será salvo no diretório informado em “Storage location (path)”. escolha o local (diretório) onde deseja criar o projeto. Ao clicar em “Browse”. e entre na configuração de Hardware (duplo clique) da estação CPU313C-2DP. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 86 .Insira a estação Simatic 300 (Menu: Insert > Station > 2 Simatic 300 Station) Agora renomeie a estação “SIMATIC 300” para “CPU 313C-2DP“ Depois que foi feita a troca do nome selecione CPU 313C-2DP. Abrirá uma nova janela semelhante a essa abaixo. Insira o Catalogo de Hardware (hardware componets) acesse o Menu: “Insert >Insert Object” Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 87 . Selecione o “SLOT 2” da CPU 313C-2DP (como na figura abaixo) Em SIMATIC 300 > CPU 300 > CPU 313C-2DP > 6ES7 313-6CE00-0AB0 (Clique Duplo) Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 88 . em SIMATIC 300 > RACK-300 > Rail efetue um duplo Clique em Rail .Adicione um RACK. Mostrando uma espécie de rede Profibus.5Mbps. Com isso o endereço do Mestre da rede Profibus será 2 e a velocidade de comunicação da rede Profibus é 1.1) abrirá.Uma janela com o nome “Properties – PROFIBUS interface DP (RO/S2. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 89 .a janela deverá estar como mostrado na figura acima. Portanto o endereço 2 já está sendo utilizado e nenhum outro dispositivo poderá ser configurado com o endereço 2. Depois de apertar OK. Verifique se Address está em 2 e em Subnet escolha a PROFIBUS(1) 1.5Mbps e de OK. Repare que não há nada conectado alem da estação 313C 2DP. Menu: Station > Save and Compile Fechar janela referente ao “Hardware”. Fim da configuração do Master (CPU 313C-2DP) da rede Profibus.Adicione um cartão ASi no SLOT 4 do RACK : SIMATIC 300 > CP-300 > AS-Interface > CP 343 2 AS-i (ultima opção) Mesmo que no projeto não seja utilizado o cartão ASi. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 90 . ele se faz necessário para o funcionamento adequado da estação. é porque há uma estação selecionada. Selecione o projeto. em cima tem o comando para selecionar o projeto) Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 91 . e tente novamente. selecione o projeto. (pode apagar.Inicio da configuração do Slave (ET200 S) da rede Profibus. E na janela do SIMATIC Manager adicione outra estação SIMATIC 300: Menu: Insert > Station > SIMATIC 300 station Se os submenus estiverem desabilitados no meu Insert. Uma janela com o nome “Properties – PROFIBUS interface DP (RO/S2. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 92 . (ET 200S > Hardware) Adicione a estação ET 200S no Hardware componets – PROFIBUS DP > ET 200S > IM151-7 / CPU (não precisa de trilho). Todas parecem idênticas.Renomeie essa nova estação para ET 200S (Slave). Há diversas CPUs a serem selecionadas. Selecione a que tiver o mesmo código mostrado na figura acima. Efetue duplo clique na CPU para adciona-lá.1) abrirá. Verifique se Address está em 3 e em Subnet escolha a PROFIBUS(1) 1.5Mbps e de OK . Abra a configuração de hardware da estação ET 200S. 1. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 93 .Como a 313C-2DP. 3. Master.5Mbps. está no endereço 2 escolha o seguinte. A velocidade do barramento deve ser a mesma. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 94 . Slot 4 – Pasta PM (Power Module) . Feche a janela de configuração do Hardware.2 DO DC24V/0. 7 – Pasta DI (Digital input) . preste atenção nas características de Tensão e Corrente para não utilizar cartões errados.Pasta DO (Digital output) – 4 DO DC24V/0.PM-E DC24V .4 DI DC24VST .6ES7 131-4BD00-0AA0 Slot 8 – Pasta DO (Digital output) . 11 .6ES7 138-4CA00-0AA0 Slot 10.6ES7 132-4BB00-0AA0 Slot 9 .PM-E DC24V .5AST .6ES7 132-4BD00-0AA0 É imprescindível que coloque os cartões na ordem da figura acima ou na ordem que está na CPU 313C 2DP.5AST . Compile e Salve.6ES7 138-4CA00-0AA0 Slot 5.Adicione os cartões existentes na estação na ordem exata: Dentro da CPU escolhida (ET 200S) há pastas que contem cartões.Pasta PM (Power Module) . 6. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 95 . Uma janela com o nome “DP Slave Properties” abrirá. a estação ET 200S na rede Profibus em PROFIBUS DP > Configured Stations > ET200S / CPU Segure o objeto ET 200S e arraste para a conexão da Profibus. Conecte.Abra a configuração de Hardware da estação 313C 2DP (master). virtualmente. Selecione IM151 / CPU e aperte em “Connect”. Em “Active Connection” aparecerá a seguinte informação: Ainda na janela “DP Slave Properties” selecione a guia “Connection” configure as 2 linhas que são mostradas na janela. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 96 . No canal transmissão Profibus. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 97 . entre nos valores seguintes: Para efetuar essa configuração dê duplo clique na primeira linha faça as modificações necessárias para que esteja igual à figura abaixo. Essas linhas são para configurar o Profibus transmissão. Fazer assim.Na guia Configuration. há 2 linhas a serem configuradas. o periferico input word PIW 128 será mapeado para PQW 12 na CPU 313C-2DP mestre e vice-versa o PQW 128 do ET 200S para o PIW 12 da CPU 313C-2DP. Sua janela deve ficar igual à figura abaixo.0 (no ET 200S) irá ligar uma saída Q4. Feche a Janela de configuração do Hardware. Na janela “DP Slave Properties” aperte OK.Configuração linha 1: Configuração linha 2: Ao fazer as modificações necessárias em cada tela aperte Apply e aperte OK. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 98 .0 (também no ET 200S). Pronto! A configuração da rede esta feita! Programando as Estações: Para demonstrar a programação. iremos utilizar o exemplo em que um chave I3. Compile e Salve. depois que a lógica for realizada no Master . Dando duplo clique em OB1. Escreva o programa desejado conforme exemplo abaixo: Por fim Salve e feche a janela. selecione LAD (ladder). Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 99 . caso prefira. abrirá uma nova janela. há também o diagrama de blocos e um outro modo disponível.ET 200S > IM151 / CPU > S7 Program(2) > Blocks > OB1. Esta janela no menu view.ET 200S: Entre no OB1 da estação ET 200S . Crie os OB82 E OB86 na estação ET2005. são blocos de Diagnóstico. Selecione a pasta Blocks. Em ”Name:“coloque OB82 Repita o Procedimento pra OB86. não é necessário abri-las. Insert New Object > Organization Block A janela abaixo se abrirá. Apenas crie os OB82 e OB86. botão direito do mouse. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 100 . Escreva o programa desejado conforme exemplo abaixo: Por fim Salve e feche a janela. selecione LAD (ladder). caso prefira. Esta janela no menu view.0  MB11 M11. abrirá uma nova janela. Crie os OB82 E OB86 na estação 313C 2DP Isto resulta no caminho de comunicação seguinte para o sinal: ET 200S I3.CPU 313-2DP > CPU 313-2DP > S7 Program(2) > Blocks > OB1. Dando duplo clique em OB1.CPU 313C 2DP: Entre no OB1 da estação CPU 313-2DP. há também o diagrama de blocos e um outro modo disponível.0 MB13 PQB128 PQW128 PQW12 PIB12 MB12 M12.0 M10.0 CPU 313C-2DP M13.0 MB10 Q4.0  PIW128 PIB128  PQB12 PIW2  Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 101 . Conecte o cabo cinza. Configurando o Adaptador PROFIBUS Na tela do SIMATIC Manager. comparadores e temporizadores e faça à lógica.Sugestão: Para utilizar a rede AS-i. dúvidas faça uso da Apostila de Configuração da rede AS-interface Utilize contatos abertos. na ET 200S e na Borneira. Coloque em On.. Menu : Options > Set PG/PC Interface . e que o o ET 200S (Slave)e o CPU 313C-2DP (Master) esteja na ligado e na posição “STOP”. semelhante ao cabo da porta paralela. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 102 . (Ex: Porta COM1). não esqueça de adicionar o FC1 e FC2 no Master. Conecte o cabo de programação à porta serial do computador à estação 313C 2DP.. Apenas conecte os dispositivos à fonte (não ligar ainda). Montagem do Hardware • • • • • Conecte a 313C 2DP à ET 200S pelo cabo da Profibus. No cabo da Profibus há uma chave On/Off. contadores. Fazendo uso das entras e saídas dos escravos AS-i comunicando com as entradas e saídas do Slave da rede PROFIBUS DP. fechados. Para efetuarmos o Download para o PLC devemos primeiramente certificamos de que o Adaptador MPI está conectado corretamente ao Slave – ET 200S e na porta deseja do Computador. Na tela Set PG/PC Interface, No campo Interface Parameter Assigment Used, procure PC Adapter (PROFIBUS), caso não encontre, em Interfaces - Add/ Remove na mesma tela, clique em Select... Na tela Set PG/PC Interface, no campo Interface Parameter Assigment Used, selecione PC Adapter (PROFIBUS), em seguida “Properties...” Certifique-se dos parâmetros abaixo: Clique em “OK” para finalizar a configuração. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 103 “Download” para as estações apenas pela adptador Profibus Na tela do “SIMATIC Manager” Selecione CPU 313C-2DP e ET 200S juntos, como na figura abaixo, e clique em “Download” ou menu : PLC > Download Depois repita o procedimento com a estação ET 200S. Acione a chave “Run” do Slave e Master. Acione as entradas conforme previsto no projeto e observe as saídas. Caso queira acompanhar o funcionamento via lógica ladder, na tela “SIMATIC Manager” abra em “Blocks” os blocks que contem programação Ladder monitorar, menu Debug > Monitor ou no ícone “Monitor”. Offline: Não há comunicação entre PLC e o SIMATIC, clique novamente em Monitor ou certifique-se que o PLC está ligado e os cabos do adaptador estão ligados corretamente. STOP: O PLCs está na posição STOP RUN: O PLCs está na posição RUN. Obs.: Caso não consiga, tente enviar separadamente para cada estação. “Download” para as estações separadamente Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 104 • • • • • • • • • • • • • Deixe ambas estações em STOP. Na ET 200S selecione seu address 3 e passe ele para Stand-Alone. Ligue ambas estações. Reset ambas estações, O LED SF da ET 200S deve desligar. No Simatic Manager selecione a interface MPI (Options – Set PG/PC interface – PC Adapter(MPI)) Com o cabo de programação conectada na estação 313C 2DP, selecione no Simatic Manager a 313C 2DP e de Download. Terminando o processo de Download da 313C 2DP retire o cabo de programação e conecte na ET 200S. Configure a interface PROFIBUS (Options – Set PG/PC interface – PC Adapter(PROFIBUS) e selecione properties). Selecione 1.5mbps em Transmission Rate e de Ok nas janelas. Selecione a ET 200S no Simatic Manager e de Download. Terminando o Download, tire a estação ET 200S do Stand-Alone. Inicie a ET 200S passando para RUN e espere estabilizar. Passe a 313C 2DP para RUN, o SF da ET 200S deverá apagar. Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 105 Profibus cable • • • • . Isto permite a extensão da rede de Profibus como também a conexão de programador ou PC adapter a qualquer ponto na rede. Input voltage: 230/115 V AC (47 .DESCRIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS UTILIZADOS: O S7 EduTrainer® ET 200S é um escravo de Profibus-DP inteligente que pode ser conectado a qualquer rede de Profibus-DP. Com cabo RS232 ou cabo USB para Win 2000/XP. PC adapter Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 106 .63 Hz) Output voltage: 24 V DC.5 A Dimensions: 115 x 155 x 200 mm Tabletop power supply unit Adaptador MPI para comunicação PLC / SIMATIC S7. SIMATIC S7 EduTrainer® ET 200S Cabo de conexão entre Profibus-DP Master e Escravos. short-circuit-proof Output current: max. 4. Cada cabo tem um conector 9-pinos sunD em um final e um 9-pinos sun-D connector/socket no outro. Também pode ser usado como um dispositivo de “stand-alone” ou para “preprocessing” de dados no Profibus-DP como tem um PLC integrado (IM151/CPU) semelhante ao S7314. I/O data cable with SysLink connectors (IEEE 488) on both ends. digital (SysLink) O S7 EduTrainer® Compact é equipado com a versão compacta das séries do S7-300. crossover A unidade de conexão universal conecta toda 4 mm safety plugs with the 24-pin system connector as per IEEE 488 (SysLink). SysLink connector (IEEE488) • I/O status display: Via LED Via LED Universal connection unit. Se torna uma interface universal entre unidades com conectores de 4 mm e dispositivos equipados com conectores de SysLink como por IEEE488: • Conexão para um I/O terminal de uma estação de MPS® por um cabo de I/O com conectores de SysLink a ambos os finais • Inputs: 3 safety sockets each for 8 three-wire sensors • Outputs: 2 safety sockets each for 8 actuators Connections: 4 mm safety sockets for 24 V DC..VEEP®2 Cabo para conectar os I/O’s (SysLink) ao EasyPort. o S7-313C com integrado digital e análogo introduz e produções ou o S7-313C-2DP com contribuições digitais integradas e produções como também Profibus-DP ou o S7-314C2DP com integrado digital e análogo introduz e produções como também Profibus-DP. • 2 SysLink sockets to IEEE 488 each for 8 digital inputs/outputs • 15-pin Sub-D connector for analogue inputs/outputs (if module present) • 4 mm safety sockets for 24 V operating voltage (external power supply unit required) • MPI interface or additional Profibus-DP interface for CPU S7313C-2DP/S7-314C-2DP • AS-interface connection socket (reserved for ASi) • EMERGENCY-OFF function SIMATIC S7 EduTrainer® Compact Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 107 . Documentação rede AS-Interface.festodidatic. Tudo sobre rede AS-i – Siemens.com. Documentação rede Profibus Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo 108 .br.BIBLIOGRAFIA: • • • • • Manual de Programação Básica – Siemens – SIMATIC S7 – ST-7PRO1 Site: www.